EP0912605A1 - Imprint polypeptides covalently cross-linked and having a fixed and stabilised arrangement, process for the preparation and use thereof - Google Patents

Imprint polypeptides covalently cross-linked and having a fixed and stabilised arrangement, process for the preparation and use thereof

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EP0912605A1
EP0912605A1 EP97931724A EP97931724A EP0912605A1 EP 0912605 A1 EP0912605 A1 EP 0912605A1 EP 97931724 A EP97931724 A EP 97931724A EP 97931724 A EP97931724 A EP 97931724A EP 0912605 A1 EP0912605 A1 EP 0912605A1
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radicals
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aqueous
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Lutz Fischer
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2650/00Assays involving polymers whose constituent monomers bore biological functional groups before polymerization, i.e. vinyl, acryl derivatives of amino acids, sugars

Definitions

  • step (B) imprinting the polypeptide obtained in step (A) with a print molecule in an aqueous medium
  • olefinic compounds or mixtures thereof are selected from the group consisting of reactive analogs or derivatives of the general formula (I)

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Abstract

The invention relates to imprint polypeptides covalently cross-linked and having a fixed and stabilised arrangement, process for the preparation and uses thereof. The properties of said imprint polypeptides (VIP) covalently cross-linked are present in aqueous and in organic solvent systems, and can therefore be used in both types of system.

Description

In ihrer Konformation fixierte und stabilisierte, kovalent vernetzte Imprint-Polypeptide, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung In their conformation, fixed and stabilized, covalently cross-linked imprint polypeptides, processes for their production and their use
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft in ihrer Konformation fixierte und stabilisierte, kovalent vernetzte Imprint-Polypeptide (geprägte Polypeptide), z.B. Proteine, die in der katalytischen Synthese, Chromatographie und Analytik von chiralen Verbindungen sowie in der Biosensortechnik zur spezifischen Erkennung von Molekülen eingesetzt werden können, Verfahren zu deren Herstellung und ihre Verwendung.The invention relates in its conformation to fixed and stabilized, covalently cross-linked imprint polypeptides (embossed polypeptides), e.g. Proteins that can be used in the catalytic synthesis, chromatography and analysis of chiral compounds as well as in biosensor technology for the specific recognition of molecules, processes for their production and their use.
Stand der TechnikState of the art
Polymere mit der Eigenschaft zur selektiven Erkennung von Molekülen sind in der Biotechnologie und Chemie von größter industrieller Bedeutung. Dazu zählen die zur Stoffklasse der Proteine zählenden Enzyme, Antikörper und Rezeptoren. Diese Polymere besitzen aufgrund ihrer dreidimensionalen Molekülstruktur (Konformation) für bestimmte Moleküle (Substrate, Antigene, Hormone etc.) komplementäre Bereiche, die als Bindungsstellen bezeichnet werden. Da native Polymere oftmals gerade kommerziell interessante Moleküle unzureichend oder gar nicht binden oder die zur Bindung nötige Konformation unter den -Anwendungsbedingungen nicht genügend stabil ist, sind Methoden entwickelt worden, um maßgeschneiderte Polymere herzustellen, die die gewünschte Komplementarität aufweisen (K. Mosbach and O. Ramström, Biotechnology, Vol. 14 (1996), 163-170).Polymers with the ability to selectively recognize molecules are of the greatest industrial importance in biotechnology and chemistry. These include the enzymes, antibodies and receptors that belong to the class of proteins. Because of their three-dimensional molecular structure (conformation), these polymers have complementary regions for certain molecules (substrates, antigens, hormones, etc.), which are referred to as binding sites. Since native polymers often bind commercially interesting molecules inadequately or not at all or the conformation necessary for binding is not sufficiently stable under the conditions of use, methods have been developed to produce tailor-made polymers which have the desired complementarity (K. Mosbach and O. Ramström, Biotechnology, Vol. 14 (1996), 163-170).
Goldstein, Methods Enzymol. 19 (1970), 935-962, und Fritz et al., Angew. Chem. 78, 1966, 775 beschreiben ein Verfahren zur Immobilisierung von Proteinen unter Verwendung von cyclischen Anhydriden für die kovalente Kopplung. Das Verfahren besteht darin, zuerst ein Anhydrid zu einer Trägermatrix mit anderen Monomeren zu copolymerisieren und anschließend das Protein an den fertigen Träger zu koppeln.Goldstein, Methods Enzymol. 19 (1970), 935-962, and Fritz et al., Angew. Chem. 78, 1966, 775 describe a method for immobilizing proteins using cyclic anhydrides for the covalent coupling. The process consists of first copolymerizing an anhydride into a carrier matrix with other monomers and then coupling the protein to the finished carrier.
Mosbach und Ramström (Joe. cit.) beschreiben, daß die Herstellung maßgeschneiderter Polymere mit der gewünschten Komplementarität in zwei Varianten durchgeführt wird.Mosbach and Ramström (Joe. Cit.) Describe that the production of customized polymers with the desired complementarity is carried out in two variants.
Beiden Varianten liegt das Prinzip zugrunde, daß ein speziell ausgesuchtes Molekül, im folgenden Printmolekül (Prägemolekül) genannt, als Formgeber (Präger) fungiert und für die im Polymer gewünschte Komplementarität und damit neue Eigenschaft verantwortlich ist. Figuren 1 und 2 erläutern schematisch diese beiden Varianten.Both variants are based on the principle that a specially selected molecule, hereinafter referred to as the print molecule (embossing molecule), acts as a shaping agent (embosser) and for the desired complementarity in the polymer and thus new property is responsible. Figures 1 and 2 schematically explain these two variants.
Die Variante 1 zur Herstellung von maßgeschneiderten (geprägten) Polymeren wird so durchgeführt, daß in Gegenwart des Printmoleküls eine Copolymerisation ausgesuchter Monomere in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt wird (siehe Fig. 1). Dabei werden zunächst das Printmolekül a) direkt zusammen mit einem Monomer (nicht-kovalente Methode) oder b) nach Derivatisierung mit einem Monomer (kovalente Methode) in einem organischen Lösungsmittelsystem gelöst, sodann wird ein Crosslinker und ein Radikalstarter zugegeben und die Polymerisation gestartet. Aus dem resultierenden Polymer muß anschließend das Printmolekül unter geeigneten Bedingungen extrahiert werden, damit die erzeugten neuen Bindungsstellen im Polymer frei werden. Das auf diese Weise hergestellte Polymer hat selektive Wiedererkennungsstellen für das Printmolekül bzw. für strukturell ähnliche Moleküle (siehe Fig. 1). Die Zahlen bedeuten funktionelle Gruppen.Variant 1 for the production of customized (embossed) polymers is carried out in such a way that a copolymerization of selected monomers is carried out in an organic solvent in the presence of the print molecule (see FIG. 1). First, the print molecule a) is dissolved directly in an organic solvent system together with a monomer (non-covalent method) or b) after derivatization with a monomer (covalent method), then a crosslinker and a radical initiator are added and the polymerization is started. The print molecule must then be extracted from the resulting polymer under suitable conditions so that the new binding sites generated in the polymer are released. The polymer produced in this way has selective recognition sites for the print molecule or for structurally similar molecules (see FIG. 1). The numbers mean functional groups.
Essentiell für a) und b) ist, daß sowohl die Lösung der Ausgangssubstanzen, die sich aus bestimmten Konzentrationen an Printmolekül, Monomer(en) und Radikalstarter zusammensetzt, als auch die anschließend im Polymer erzeugte, maßgeschneiderte (geprägte) Eigenschaft, bisher ausschließlich auf die Verwendung von organischen Lösungsmittel- Systemen angewiesen ist.It is essential for a) and b) that both the solution of the starting substances, which is composed of certain concentrations of print molecule, monomer (s) and radical initiator, as well as the subsequently tailored (embossed) property produced in the polymer, so far exclusively on the Use of organic solvent systems is instructed.
In der Variante 2 wird zur Erzeugung eines maßgeschneiderten (geprägten) Polymers keine Polymerisation in Gegenwart eines Printmoleküls durchgeführt, sondern ein bereits fertiges natives Polymer, z.B. ein Polypeptid oder ein Protein, wird unter bestimmten Bedingungen und durch die Gegenwart des Printmoleküls zu einer Konformationsänderung gezwungen (siehe Fig. 2, in der a) die Modifikation der Katalyseeigenschaft und b) die Erzeugung von Affinität (Wiedererkennung) bedeuten).In variant 2, to produce a tailor-made (embossed) polymer, no polymerization is carried out in the presence of a print molecule, but an already finished native polymer, e.g. a polypeptide or a protein, is forced to change the conformation under certain conditions and by the presence of the print molecule (see FIG. 2, in which a) means the modification of the catalytic property and b) the generation of affinity (recognition).
Dazu wird zuerst das Polymer zusammen mit dem Printmolekül in einem wäßrigen Lösungsmittelsystem gelöst und anschließend durch Zugabe von Additiven, z.B. organischen Lösungsmitteln, präzipitiert. Dabei interagieren das Printmolekül und das Polymer über nicht- kovalente Wechselwirkungen derart miteinander, daß die Konformation des Polymers verändert wird und das Polymer dadurch eine neue Eigenschaft hat, die inhärent durch das Printmolekül vorgegeben ist. Der bis zu diesem Punkt beschriebene Vorgang der Variante 2 wird im folgenden als I printing (Prägen), das daraus resultierende Polymer als Imprint- Polymer (geprägtes Polymer); z.B. Imprint-Polypeptid bezeichnet.For this purpose, the polymer is first dissolved together with the print molecule in an aqueous solvent system and then precipitated by adding additives, for example organic solvents. The print molecule and the polymer interact with one another via non-covalent interactions in such a way that the conformation of the polymer is changed and the polymer thereby has a new property which is inherently predetermined by the print molecule. The process of variant 2 described up to this point is hereinafter referred to as I printing (embossing), the resulting polymer as an imprint polymer (embossed polymer); eg imprint polypeptide.
Die neue Eigenschaft des Imprint-Polymers ist jedoch reversibel. Sie bleibt nur erhalten, solange es unter Bedingungen verwendet wird, die die Rückbildung zur ursprünglich thermodynamisch günstigeren Konformation unterbindet. Daher können die durch Variante 2 erhaltenen Polymere, die von Mosbach et al. loc. cit., Stähl et al., Biotechnol. Lett. 12 (1990), 161-166; Stähl et al., J. Am. Chem. Soc. 113 (1991), 9366-9368 und Klibanov et al., J. Biol. Chem. 263 (1988), 11624-11626 und Dabulis and Klibanow, Biotechnol. Bioeng. 39 (1992), 176- 185 beschrieben wurden, nur in organischen Lösungsmitteln Anwendung finden. Es sind zwei Möglichkeiten des Imprintings zu unterscheiden (siehe Fig. 2). Die eine erzeugt an dem Polymer vorher nicht vorhandene, reversible Bindungsstellen für das Printmolekül, die zweite modifiziert die Stereo- und/oder Substratselektivität eines Polymers, z.B. eines Enzyms durch die Interaktion des Printmoleküls mit dem aktiven Zentrum. Die erste Möglichkeit ergab bei der Verwendung von Rinderserumalbumin als Polypeptid und L- Äpfelsäure als Printmolekül ein Imprint-Polypeptid, welches in chromatographischen Untersuchungen für das Printmolekül L-Äpfelsäure selektiv war (Dabulis and Klibanow, loc. cit). Die zweite Möglichkeit führte bei Hydrolasen zu erweiterten, neuen Katalyseeigenschaften dieser Enzyme. So wurden z.B. die Substratselektivität von Subtilisin (Rüssel and Klibanow, loc. cit.) und die Stereo- und Substratselektivität von α-Chymotrypsin (Stähl et al., loc. cit. ) gerichtet verändert.However, the new property of the imprint polymer is reversible. It only remains as long as it is used under conditions which prevent the reformation to the originally thermodynamically more favorable conformation. Therefore, the polymers obtained by variant 2, which by Mosbach et al. loc. cit., Stähl et al., Biotechnol. Lett. 12: 161-166 (1990); Stähl et al., J. Am. Chem. Soc. 113 (1991), 9366-9368 and Klibanov et al., J. Biol. Chem. 263 (1988), 11624-11626 and Dabulis and Klibanow, Biotechnol. Bioeng. 39 (1992), 176-185, can only be used in organic solvents. There are two options for imprinting (see Fig. 2). One creates reversible binding sites for the print molecule that are not previously present on the polymer, the second modifies the stereo and / or substrate selectivity of a polymer, e.g. of an enzyme through the interaction of the print molecule with the active center. The first possibility resulted in the use of bovine serum albumin as a polypeptide and L-malic acid as a print molecule, an imprint polypeptide, which was selective in chromatographic studies for the print molecule L-malic acid (Dabulis and Klibanow, loc. Cit). The second possibility led to extended, new catalytic properties of these enzymes in hydrolases. For example, the substrate selectivity of subtilisin (Rüssel and Klibanow, loc. cit.) and the stereo and substrate selectivity of α-chymotrypsin (Stähl et al., loc. cit.) were specifically changed.
Das Polypeptid α-Chymotrypsin beispielsweise besitzt die Eigenschaft, das (Z-)-Enantiomer des N-Acetyl-tryptophanethylesters (N-Ac-TrpEE) in einem wäßrigen Lösungsmittelsystem zu hydrolysieren bzw. in einem organischen Lösungsmittelsystem aus N-Acetyl-L-tryptophan (N-Ac-Trp) und Ethanol zu synthetisieren. Das ( )-Enantiomer des N-Ac-TrpEE kann weder hydrolysiert noch synthetisiert werden.The polypeptide α-chymotrypsin, for example, has the property of hydrolyzing the (Z -) enantiomer of the N-acetyl-tryptophanethyl ester (N-Ac-TrpEE) in an aqueous solvent system or in an organic solvent system composed of N-acetyl-L-tryptophan (N-Ac-Trp) and ethanol. The () enantiomer of N-Ac-TrpEE cannot be hydrolyzed or synthesized.
Wird dieses Polypeptid α-Chymotrypsin jedoch mit dem Printmolekül N-Ac-(£>)-Trp imprintet (geprägt), kann es anschließend im organischen Lösungsmittel die Synthese des N- Ac-(Z))-TrpEE aus N-Ac-(-D)-Trp und Ethanol katalysieren, da die Konformation des Polypeptids durch das Printmolekül gezielt verändert wurde (Stähl et al., loc. cit.). Die Konformationsänderung ist jedoch reversibel. Daher kann das Imprint-Polypeptid nicht im wäßrigen Lösungsmittelsystem zur Hydrolyse des N-Ac-(-D)-TrpEE eingesetzt werden. Die neue Eigenschaft geht verloren, wenn das Imprint-Polypeptid mit wäßrigen Lösungsmittelsystemen in Kontakt kommt.However, if this polypeptide α-chymotrypsin is imprinted with the print molecule N-Ac- (£>) - Trp, it can then be synthesized in organic solvent from N-Ac- (Z)) - TrpEE from N-Ac- ( -D) -Trp and ethanol catalyze, since the conformation of the polypeptide was specifically changed by the print molecule (Stähl et al., Loc. Cit.). However, the change in conformation is reversible. Therefore, the imprint polypeptide cannot be used in the aqueous solvent system for the hydrolysis of the N-Ac - (- D) -TrpEE. The new property is lost when the imprint polypeptide comes into contact with aqueous solvent systems.
Limitierend für die bisher durchgeführte Methode des Imprintings ist also, daß die Imprint- Polypeptide labil sind und ausschließlich im organischen Lösungsmittelsystem ihre imprinteten (geprägten), neuen Eigenschaften aufweisen bzw. behalten. Die Konformation der Imprint-Polypeptide basiert auf empfindlichen, nicht-kovalenten Bindungen. Sobald diese mit wäßrigen Lösungsmittelsystemen in Kontakt kommen, sind die durch das Imprinting (Prägen) induzierten Eigenschaften nicht mehr nachweisbar und irreversibel verloren, da die induzierte Konformationsänderung in wäßrigen Systemen energetisch ungünstig ist. Wäre eine kovalente Fixierung und Stabilisierung der Konformation der Imprint-Polypeptide möglich, könnten sie anschließend ebenso im wäßrigen Milieu eingesetzt werden. Die imprintete Konformation wäre kovalent fixiert und nicht ohne Spaltung der geknüpften Bindungen verloren. Wassermoleküle könnten die imprintete Konformation nicht mehr aufheben. Es entstünden völlig neue Perspektiven zur Nutzung von Imprint-Polypeptiden, da eine Vielzahl kommerziell bzw. industriell relevanter Prozesse in wäßrigen Lösungsmittelsystemen stattfindet. Beispielsweise sind viele interessante Verbindungen nur oder besser in wäßrigen Systemen löslich und die katalytische Aktivität von Polypeptidkatalysatoren ist ebenfalls in wäßrigen Systemen höher und damit überhaupt erst kommerziell nutzbar.A limitation of the imprinting method carried out so far is that the imprint polypeptides are labile and have or retain their imprinted (embossed) new properties exclusively in the organic solvent system. The conformation of the imprint polypeptides is based on sensitive, non-covalent bonds. As soon as they come into contact with aqueous solvent systems, the properties induced by imprinting are no longer detectable and irreversibly lost, since the induced change in conformation in aqueous systems is energetically unfavorable. If covalent fixation and stabilization of the conformation of the imprint polypeptides were possible, they could then also be used in an aqueous environment. The imprinted conformation would be fixed covalently and would not be lost without breaking the bonded bonds. Water molecules could no longer cancel the imprinted conformation. There would be completely new perspectives on the use of imprint polypeptides, since a large number of commercially or industrially relevant processes take place in aqueous solvent systems. For example, many interesting compounds are only or better soluble in aqueous systems, and the catalytic activity of polypeptide catalysts is also higher in aqueous systems and can therefore only be used commercially.
So könnten z.B. im wäßrigen Milieu ablaufende Verfahren, die aufgrund zu geringer oder keiner Aktivität der verfugbaren Polypeptidkatalysatoren (Enzyme) gegenüber einem kommerziell nutzbaren Substrat bisher nicht zur Anwendung gekommen sind, durch das Fixieren der Konformation des Imprint-Polypeptids zu einer erheblichen Produktivitäts- Steigerung führen (Erweiterung der Katalyseeigenschaft). Bestehende Verfahren mit nativen Polypeptiden könnten durch die Verwendung von in ihrer Konformation fixierten und stabilisierten Imprint-Polypeptiden eine enorme Effizienzsteigerung erfahren. Konformations- fixierte Imprint-Polypeptide, die selektiv das Printmolekül und/oder dessen strukturähnliche Verbindungen in wäßrigen Systemen erkennen sollen, könnten als künstliche Antikörper in der wäßrigen Analytik, Sensortechnik oder Chromatographie, wie der Affinitätschromatographie, speziell in der Immunaffinitätschromatographie eingesetzt werden. Nach bisherigem Stand der Technik sind diese genannten Anwendungsmöglichkeiten in wäßrigen Systemen bisher nicht durchfuhrbar. Awfgabe der ErfindungFor example, processes taking place in an aqueous environment, which have so far not been used due to insufficient or no activity of the available polypeptide catalysts (enzymes) compared to a commercially usable substrate, could lead to a considerable increase in productivity by fixing the conformation of the imprint polypeptide (Extension of the catalytic property). Existing processes with native polypeptides could experience an enormous increase in efficiency through the use of imprint polypeptides fixed and stabilized in their conformation. Conformationally fixed imprint polypeptides, which are to selectively recognize the print molecule and / or its structure-like compounds in aqueous systems, could be used as artificial antibodies in aqueous analysis, sensor technology or chromatography, such as affinity chromatography, especially in immunoaffinity chromatography. According to the current state of the art, these possible uses have not yet been possible in aqueous systems. Aim of the invention
Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, in ihrer Konformation fixierte und stabilisierte, kovalent vernetzte Imprint-Polypeptide zur Verfügung zu stellen, die auch in wäßrigen Medien eingesetzt werden können. Die neuen oder erweiterten Katalyse- und/oder Bindungseigenschaften der Imprint-Polypeptide sollen fixiert und stabilisiert werden. Damit ist der Verlust, d.h. die Reversibilität, der imprinteten Eigenschaften) der Polypeptide in wäßrigen Medien nicht mehr gegeben. Die Imprint-Polypeptide sind dann erstmals auch in katalytischen, chromatographischen und/oder analytischen Prozessen einsetzbar, die in wäßrigen Medien durchgeführt werden.The invention is therefore based on the object of making available, in its conformation, fixed and stabilized, covalently cross-linked imprint polypeptides which can also be used in aqueous media. The new or expanded catalysis and / or binding properties of the imprint polypeptides should be fixed and stabilized. This is the loss, i.e. the reversibility, the imprinted properties) of the polypeptides no longer exist in aqueous media. The imprint polypeptides can then be used for the first time in catalytic, chromatographic and / or analytical processes that are carried out in aqueous media.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden in ihrer Konformation fixierte und stabilisierte, kovalent vernetzte Imprint-Polypeptide zur Verfügung gestellt, die gemäß einer Ausführungsform durch die folgenden Schritte erhältlich sind:To solve this problem, their conformation provides fixed and stabilized, covalently cross-linked imprint polypeptides, which according to one embodiment can be obtained by the following steps:
(A) kovalente Einführung von polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen in ein Polypeptid;(A) covalently introducing polymerizable groups containing unsaturated bonds into a polypeptide;
(B) Imprinting des in Schritt (A) erhaltenen Polypeptids mit einem Printmolekül in einem wäßrigen Medium;(B) imprinting the polypeptide obtained in step (A) with a print molecule in an aqueous medium;
(C) Präzipitation des in Schritt (B) erhaltenen Polypeptid/Printmolekül-Gemisches durch Zugabe eines zur Präzipitation geeigneten Additivs und/oder(C) Precipitation of the polypeptide / print molecule mixture obtained in step (B) by adding an additive suitable for precipitation and / or
Gefriertrocknen des in Schritt (B) erhaltenen Polypeptid/Printmolekül- Gemisches; undFreeze-drying the polypeptide / print molecule mixture obtained in step (B); and
(D) Copolymerisation des in Schritt (C) erhaltenen Imprint-Polypeptids in einem organischen Lösungsmittel mit einem Crosslinker, der mit den polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen copolymerisierbar ist.(D) copolymerizing the imprint polypeptide obtained in step (C) in an organic solvent with a crosslinker which is copolymerizable with the polymerizable groups containing unsaturated bonds.
Gemäß einer anderen Ausführungform sind die in ihrer Konformation fixierten und stabilisierten, kovalent vernetzten Imprint-Polypeptide erhältlich durch die folgenden Schritte: (A) kovalente Einführung von polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen in ein Polypeptid in einem wäßrigen Medium;According to another embodiment, the covalently cross-linked imprint polypeptides which are fixed and stabilized in their conformation can be obtained by the following steps: (A) covalently introducing polymerizable groups containing unsaturated bonds into a polypeptide in an aqueous medium;
(B) Imprinting des in Schritt (A) erhaltenen Polypeptids mit einem Printmolekül in einem wäßrigen Medium; und(B) imprinting the polypeptide obtained in step (A) with a print molecule in an aqueous medium; and
(C) Copolymerisation des in Schritt (B) erhaltenen Polypeptids in einem wäßrigen Medium mit einem Crosslinker, der mit den polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen copolymerisierbar ist.(C) copolymerization of the polypeptide obtained in step (B) in an aqueous medium with a crosslinker which is copolymerizable with the polymerizable groups containing unsaturated bonds.
Weitere Lösungen der Aufgabe bestehen darin, den Schritt (B) vor dem Schritt (A) oder die Schritte (A) und (B) gleichzeitig durchzuf hren.Other solutions to the problem are to carry out step (B) before step (A) or steps (A) and (B) simultaneously.
Figur 3 ist eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Fixierung und Stabilisierung von Polypeptiden. Die Derivatisierung mit olefinischen Gruppen erfolgt vor dem Imprinting (P =Figure 3 is a schematic representation of the method for fixing and stabilizing polypeptides. The derivatization with olefinic groups takes place before imprinting (P =
Polypetid). Figur 4 ist eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Fixierung undPolypeptide). Figure 4 is a schematic representation of the method for fixing and
Stabilisierung von Polypeptiden. Die Derivatisierung mit olefinischen Gruppen erfolgt nach dem Imprinting (P = Polypetid). Figur 5 zeigt eine Überprüfung der "maßgeschneiderten"Stabilization of polypeptides. The derivatization with olefinic groups takes place after imprinting (P = polypeptide). FIG. 5 shows a review of the “tailor-made”
Eigenschaft imprinteter Polypeptide i) Itaconsäureanhydrid(ISA)-modifiziertes/imprintetes α-Chymotrypsin (ISA/impr-Chy), ii) ISA-modifiziertes/imprintetes/vernetztes α-Chymotrypsin (fixiert/impr-Chy, auch VIP genannt), iii) natives/imprintetes α-Chymotrypsin (na/impr-Chy).Property of imprinted polypeptides i) itaconic anhydride (ISA) -modified / imprinted α-chymotrypsin (ISA / impr-Chy), ii) ISA-modified / imprinted / cross-linked α-chymotrypsin (fixed / impr-Chy, also called VIP), iii) native / imprinted α-chymotrypsin (na / impr-Chy).
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren (siehe Fig. 3 und 4) umfaßt das selektive Einführen von polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen in ein gegebenenfalls imprintetes (geprägtes) Polypeptid, z.B. ein Protein. Nach Einstellung der gewünschten Polypeptidkonformation durch das Imprinting und das Präzipitieren oder Gefriertrocknen (Schritt (C)) umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren den weiteren Schritt (D), daß selektiv an den ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen der derivatisierten Polypeptide eine kovalente Vernetzung durch Copolymerisation mit einem Crosslinker, z.B. einer divinylisierten Verbindung, stattfindet, die die gewünschte Polypeptidkonformation kovalent fixiert und stabilisiert. Anschließend ist das kovalent vernetzte Imprint-Polypeptid sowohl in wäßrigen als auch in organischen Lösungsmittelsystemen stabil und die imprintete Eigenschaft, z.B. eine veränderte Katalyse- und/oder Affinitätseigenschaft, kann für kommerzielle Anwendungen genutzt werden (siehe Fig. 3 und 4).The method according to the invention (see FIGS. 3 and 4) comprises the selective introduction of polymerizable groups containing unsaturated bonds into an optionally imprinted (embossed) polypeptide, for example a protein. After the desired polypeptide conformation has been set by the imprinting and the precipitation or freeze-drying (step (C)), the process according to the invention comprises the further step (D) that selectively on the groups of the derivatized polypeptides containing unsaturated bonds a covalent crosslinking by copolymerization with a crosslinker, For example, a divinylated compound takes place, which fixes and stabilizes the desired polypeptide conformation covalently. The covalently cross-linked imprint polypeptide is then both in stable in aqueous as well as in organic solvent systems and the imprinted property, for example a changed catalysis and / or affinity property, can be used for commercial applications (see FIGS. 3 and 4).
Für das Imprinting eignen sich Polypeptide mit beispielsweise Alkyl-, Aryl-, OH-, NH2-, SH-, und/oder COOH-Gruppen, die zum einen mit dem Printmolekül über nicht-kovalente Bindungen, z.B. Ionen-, Wasserstoffbrückenbindungen, hydrophobe Wechselwirkungen, van der Waals-Kräfte, Metallchelatkomplexe, interagieren und zum anderen vor, während oder nach dem Imprinting kovalent mit Gruppen derivatisiert werden können, die polymerisierbare, ungesättigte Bindungen enthalten.For imprinting, polypeptides with, for example, alkyl, aryl, OH, NH 2 , SH, and / or COOH groups are suitable, which, on the one hand, are hydrophobic with the print molecule via non-covalent bonds, for example ion bonds, hydrogen bonds Interactions, van der Waals forces, metal chelate complexes, interact and, secondly, before, during or after imprinting can be derivatized covalently with groups that contain polymerizable, unsaturated bonds.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden Polypeptide mit OH-, NH2- und/oder SH- Gruppen als Ausgangsverbindungen verwendet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden native Proteine als Polypeptide verwendet, vorzugsweise Enzyme, insbesondere ß-Glucosidase oder α-Chymotrypsin.In a preferred embodiment, polypeptides with OH, NH 2 and / or SH groups are used as starting compounds. In a further preferred embodiment, native proteins are used as polypeptides, preferably enzymes, in particular β-glucosidase or α-chymotrypsin.
Bevorzugte Enzyme werden ausgewählt aus Oxido-Reduktasen, wie D- und L-Aminosäure- Oxidasen, Alkoholdehydrogenase, Glucoseoxidase und Formiatdehydrogenase. Weitere bevorzugte Enzyme sind ausgewählt aus Hydrolasen, wie Proteasen, Peptidasen (z.B. Rennin), Amylasen (z.B. α-Amylase, ß-Amylase, Glucoamylase, ß-Galactosidase), Glycosidasen, Acyiasen, Lipasen und Esterasen.Preferred enzymes are selected from oxido reductases such as D- and L-amino acid oxidases, alcohol dehydrogenase, glucose oxidase and formate dehydrogenase. Further preferred enzymes are selected from hydrolases, such as proteases, peptidases (e.g. Rennin), amylases (e.g. α-amylase, β-amylase, glucoamylase, β-galactosidase), glycosidases, acyiases, lipases and esterases.
Weiterhin können bevorzugte Enzyme ausgewählt werden aus Isomerasen, wie Glucoseisomerase und Aminosäure-Racemasen. Als weitere bevorzugte Enzyme können Polymerasen, wie DNA-Polymerasen, Transferasen, wie Phosphotransferasen oder Ligasen, wie DNA-Ligasen verwendet werden.Furthermore, preferred enzymes can be selected from isomerases such as glucose isomerase and amino acid racemases. Polymerases such as DNA polymerases, transferases such as phosphotransferases or ligases such as DNA ligases can be used as further preferred enzymes.
Die Einführung der polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen wird in einem wäßrigen Medium durchgeführt. Vorzugsweise liegt der pH- Wert des wäßrigen Me- dium bei etwa 3 bis 12, vorzugsweise etwa 5 bis 8 und insbesondere bei etwa 6 bis 8. Gegebenenfalls kann das wäßrige Medium ein Puffersystem enthalten. Vorzugsweise ist das Puffersystem ausgewählt aus einem Kalium-Phosphat-Puffer, einem Citronensäure-Phosphat- Puffer, Tris-Puffer (Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan) oder einem Natrium-Phosphat- Pufifer. Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung der polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen, vorzugsweise Vinylgruppen, in ein Polypeptid in selektiver Weise zu erfolgen hat. Ein Teil der funktionellen Gruppen der Polypeptide (OH-, NH2-, SH-, COOH-Gruppen), der während des Imprintings im wäßrigen Lösungsmittelsystem mit einem Printmolekül interagieren soll, soll nicht derivatisiert werden. Dies kann beispielsweise durch die Molverhältnisse von Polypeptid/olefinischer Verbindung gesteuert werden. Der Grad an Derivatisierung wird durch die jeweilige Primärsequenz des Polypeptids, die Aminosäurezusammensetzung, die Temperatur und den pH- Wert bestimmt. Der für den Erhalt der imprinteten Eigenschaft optimale Grad an Derivatisierung kann leicht überprüft werden, indem das nicht-derivatisierte Imprint-Polypeptid mit den in unterschiedlichem Grad derivatisierten Imprint-Polypeptiden hinsichtlich der gewünschten Eigenschaft(en) verglichen wird (Fig. 5). Bevorzugte Molverhältnisse von Polypeptid/olefinischer Verbindung liegen im Bereich von etwa 1 :5 bis 1:300.The introduction of the polymerizable groups containing unsaturated bonds is carried out in an aqueous medium. The pH of the aqueous medium is preferably about 3 to 12, preferably about 5 to 8 and in particular about 6 to 8. If appropriate, the aqueous medium can contain a buffer system. The buffer system is preferably selected from a potassium phosphate buffer, a citric acid phosphate buffer, Tris buffer (tris (hydroxymethyl) aminomethane) or a sodium phosphate buffer. The process according to the invention is preferably characterized in that the introduction of the polymerizable groups containing unsaturated bonds, preferably vinyl groups, has to be carried out in a polypeptide in a selective manner. Some of the functional groups of the polypeptides (OH, NH 2 , SH, COOH groups) which are to interact with a print molecule in the aqueous solvent system during imprinting should not be derivatized. This can be controlled, for example, by the molar ratio of polypeptide / olefinic compound. The degree of derivatization is determined by the respective primary sequence of the polypeptide, the amino acid composition, the temperature and the pH. The optimal degree of derivatization for maintaining the imprinted property can easily be checked by comparing the underivatized imprint polypeptide with the differently derivatized imprint polypeptides with regard to the desired property (s) (FIG. 5). Preferred polypeptide / olefinic compound molar ratios range from about 1: 5 to 1: 300.
In einer bevorzugten Ausfuhrungform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden olefinische Verbindung oder deren Gemische, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus reaktiven Analoga bzw. Derivaten der allgemeinen Formel (I)In a preferred embodiment of the process according to the invention, olefinic compounds or mixtures thereof are selected from the group consisting of reactive analogs or derivatives of the general formula (I)
R. R3 R. R 3
C=C (I)C = C (I)
R2 R4 R 2 R 4
verwendet, wobei die Reste R,, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoffatome, Carboxylreste, cyclische oder lineare, substituierte oder unsubstituierte, gesättigte oder ungesättigte Alkylreste, Alkoxyreste oder Carboxyalkylreste mit vorzugsweise bis zu 10, bevorzugter bis zu 6, insbesondere 1 oder 2 Kohlenstoffatomen oder substituierte oder unsubstituierte Arylreste oder Carboxyarylreste sind, mit der Maßgabe, daß mindestens einer der Reste R,, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander ein Carboxyl-, Carboxyalkyl- oder Carboxyarylrest ist.used, the radicals R ,, R 2 , R 3 and R 4 independently of one another hydrogen atoms, carboxyl radicals, cyclic or linear, substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated alkyl radicals, alkoxy radicals or carboxyalkyl radicals with preferably up to 10, more preferably up to 6, in particular 1 or 2 carbon atoms or substituted or unsubstituted aryl radicals or carboxyaryl radicals, with the proviso that at least one of the radicals R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is independently a carboxyl, carboxyalkyl or carboxyaryl radical.
Vorzugsweise sind 1 oder 2, insbesondere 2 der Reste R R2, R3 und R4 unabhängig voneinander ein Carboxyl-, Carboxyalkyl- oder Carboxyarylrest. insbesondere Carboxyl- oder Carboxyalkylreste mit insbesondere 1 oder 2 Kohlenstoffatomen. Vorzugsweise sind die Reste R R2, R3 oder R,, die kein Carboxyl-, Carboxyalkyl- oder Carboxyarylrest sind, unabhängig voneinander Wasserstoffatome oder Alkylreste, bevorzugter Ethyl- oder Methylreste, insbesondere Methylreste.Preferably 1 or 2, in particular 2, of the radicals RR 2 , R 3 and R 4 are, independently of one another, a carboxyl, carboxyalkyl or carboxyaryl radical. especially carboxyl or Carboxyalkyl radicals with in particular 1 or 2 carbon atoms. The radicals RR 2 , R 3 or R ,, which are not a carboxyl, carboxyalkyl or carboxyaryl radical are preferably, independently of one another, hydrogen atoms or alkyl radicals, more preferably ethyl or methyl radicals, in particular methyl radicals.
Falls die Reste R1 ? R2, R3 und R, substituierte Alkyl-, Carboxyalkyl-, Alkoxy-, Aryl- oder Carboxyarylreste sind, sind die Substituenten vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Halogenatomen, Nitro-, Amido-, Carboxyl-, Ester- und Alkoxyresten mit vorzugsweise bis zu 10, bevorzugter bis zu 5 und insbesondere 1 oder 2 Kohlenstoffatomen. Falls die Reste R R2, R3 und R4 ungesättigte Alkyl-, Carboxyalkylreste oder Alkoxyreste sind, enthalten sie vorzugsweise bis zu 5, bevorzugter bis zu 3 und insbesondere eine ungesättigte Bindung.If the residues R 1? R 2 , R 3 and R are substituted alkyl, carboxyalkyl, alkoxy, aryl or carboxyaryl radicals, the substituents are preferably selected from the group consisting of halogen atoms, nitro, amido, carboxyl, ester and alkoxy radicals preferably up to 10, more preferably up to 5 and in particular 1 or 2 carbon atoms. If the radicals RR 2 , R 3 and R 4 are unsaturated alkyl, carboxyalkyl or alkoxy radicals, they preferably contain up to 5, more preferably up to 3 and in particular an unsaturated bond.
Falls die Reste R,, R , R3 und R substituierte oder unsubstituierte Arylreste oder Carboxyarylreste sind, sind die Arylreste vorzugsweise Phenyl- oder Naphthylreste, wobei die Substituenten vorzugsweise ausgewählt sind aus der vorstehend für substituierte Alkyl-, Carboxyalkyl-, Alkoxy-, Aryl- oder Carboxyarylreste genannten Gruppe. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Itacon-, Malein-, Citracon-, Croton-, Methacryl- und Acrylsäure verwendet.If the radicals R ,, R, R 3 and R are substituted or unsubstituted aryl radicals or carboxyaryl radicals, the aryl radicals are preferably phenyl or naphthyl radicals, the substituents preferably being selected from those for substituted alkyl, carboxyalkyl, alkoxy, aryl - Or carboxyaryl groups called. In a preferred embodiment, compounds selected from the group consisting of itaconic, maleic, citracon, croton, methacrylic and acrylic acid are used.
Vorzugsweise werden olefinische cyclische oder nicht-cyclische Anhydride, wie Itacon-, Malein-, Citracon-, bzw. Croton-, Acryl- oder Methacrylsäureanhydrid, oder die Säurehalogenide, insbesondere die Säurechloride der genannten olefinischen Verbindungen zur Derivatisierung verwendet.Preferably olefinic cyclic or non-cyclic anhydrides, such as itacon, maleic, citraconic or crotonic, acrylic or methacrylic anhydride, or the acid halides, in particular the acid chlorides of the olefinic compounds mentioned, are used for the derivatization.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird als olefinische Verbindung Itaconsäureanhydrid (ISA) in einem wäßrigen Medium, vorzugsweise im pH-Bereich von etwa 3 - 12 verwendet, das selektiv und kovalent an OH-, NH2- und/oder SH-Gruppen bindet (vgl. Tab. 3). Die Anzahl an ISA-Bindungen wird durch die individuelle Primärsequenz des Polypeptids, die Temperatur und den pH- Wert bestimmt. Der für den Erhalt der imprinteten Eigenschaft optimale prozentuale Anteil an möglicher Derivatisierung wird überprüft. Dazu wird das nicht-derivatisierte Imprint-Polypeptid mit den in unterschiedlichem Grad olefinisch derivatisierten Imprint-Polypeptiden hinsichtlich der gewünschten Eigenschaft(en) verglichen (Fig. 5). In einer weiteren bevorzugten Ausführungform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zur Stabilisierung der gewünschten Konformation bzw. zur Abschirmung der für das Imprinting wichtigen Funktionalitäten während des Derivatisierungsvorganges (Schritt (A)) Polyole, wie Polyethylenglykole, Sorbitol, Saccharose, Glucose und/oder Glycerin oder Salze zugesetzt, wie Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalisulfate, -phophate oder -halogenide, wie (NH4)2SO4, Na2SO4, MgSO4, Na3PO4, CaHP04, (NH4)H2PO4, NH4C1, NaCI, KC1 und CaCl2. Damit besitzt dieser Verfahrensschritt viele Freiheitsgrade, um als Ergebnis ein funktioneil aktives und derivatisiertes Imprint-Polypeptid, zu erhalten.In a further preferred embodiment, itaconic anhydride (ISA) is used as the olefinic compound in an aqueous medium, preferably in the pH range from about 3-12, which binds selectively and covalently to OH, NH 2 and / or SH groups (cf. Tab. 3). The number of ISA bonds is determined by the individual primary sequence of the polypeptide, the temperature and the pH. The optimal percentage of possible derivatization for maintaining the imprinted property is checked. For this purpose, the non-derivatized imprint polypeptide is compared with the imprint polypeptides derivatized to different degrees in terms of the desired property (s) (FIG. 5). In a further preferred embodiment of the method according to the invention, polyols, such as polyethylene glycols, sorbitol, sucrose, glucose and / or glycerol or salts, are added to stabilize the desired conformation or to shield the functionalities important for imprinting during the derivatization process (step (A)) , such as ammonium, alkali or alkaline earth metal sulfates, phosphates or halides, such as (NH 4 ) 2 SO 4 , Na 2 SO 4 , MgSO 4 , Na 3 PO 4 , CaHP0 4 , (NH 4 ) H 2 PO 4 , NH 4 C1, NaCI, KC1 and CaCl 2 . This process step thus has many degrees of freedom in order to obtain a functionally active and derivatized imprint polypeptide as a result.
Das erfmdungsgemäße Verfahren ist außerdem dadurch gekennzeichnet, daß das Polypeptid vor, während oder nach dem kovalenten Einführen von polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen mit einem Printmolekül im wäßrigen Medium inkubiert wird. Das Printmolekül und das Polypeptid bilden dabei ein Polypeptid/Printmolekül- Gemisch, wobei das Printmolekül und das Polypeptid über nicht kovalente Wechselwirkungen interagieren. Dadurch wird die Konformation des Polypeptids verändert, das damit neue und/oder veränderte Eigenschaften hat.The process according to the invention is also characterized in that the polypeptide is incubated with a print molecule in an aqueous medium before, during or after the covalent introduction of polymerizable groups containing unsaturated bonds. The print molecule and the polypeptide form a polypeptide / print molecule mixture, the print molecule and the polypeptide interacting via non-covalent interactions. This changes the conformation of the polypeptide, which thus has new and / or changed properties.
Als Printmolekül kann vorzugsweise eine Verbindung verwendet werden, die eine hohe strukturelle und/oder chirale Ähnlichkeit mit dem späteren Substrat des fertigen in seiner Konformation fixierten und stabilisierten, kovalent vernetzten Imprint-Polypeptid hat oder mit dem späteren Substrat identisch ist.A compound which has a high structural and / or chiral similarity to the subsequent substrate of the finished, covalently cross-linked imprint polypeptide which is fixed and stabilized in its conformation or which is identical to the subsequent substrate can preferably be used as the print molecule.
In einer bevorzugten Ausfuhrungform wird als Polypeptid α-Chymotrypsin und als Printmolekül N-Ac-(Z )-Tryptophan, N-Ac-(D)-Tyrosin oder N-Ac-(D)-Phenylalanin verwendet. In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungform wird als Polypeptid Rinderserumalbumin und als Printmolekül L-Äpfelsäure verwendet oder als Polypeptid wird D- oder L-Aminosäure-Oxidase und als Printmolekül werden natürliche oder nicht-natürliche (D)- oder (L)- Aminosäuren verwendet.In a preferred embodiment, α-chymotrypsin is used as the polypeptide and N-Ac- (Z) -ryptophan, N-Ac- (D) -tyrosine or N-Ac- (D) -phenylalanine is used as the print molecule. In a further preferred embodiment, bovine serum albumin is used as the polypeptide and L-malic acid is used as the print molecule, or D- or L-amino acid oxidase is used as the polypeptide and natural or non-natural (D) or (L) - amino acids are used as the print molecule.
Außerdem ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß das in einem wäßrigen Medium gelöste Polypeptid/Printmolekül-Gemisch präzipitiert wird. Das Präzipitieren kann durch Zugabe von Additiven erfolgen, die zum Präzipitieren des Polypeptid/Printmolekül-Gemischs in wäßrigem Medium geeignet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform werden wassermischbare organische Lösungsmittel als Additive zum Präzipitieren verwendet, vorzugsweise Aceton, Methylethylketon, Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol, insbesondere n-Propanol oder Isopropanol. In einer weiteren Ausführungsform wird das Polypeptid/Printmolekül-Gemisch gefriergetrocknet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Polypeptid/Printmolekül-Gemisch sowohl präzipitiert als auch gefriergetrocknet.In addition, the inventive method is characterized in that the polypeptide / print molecule mixture dissolved in an aqueous medium is precipitated. Precipitation can be carried out by adding additives which are suitable for precipitating the polypeptide / print molecule mixture in an aqueous medium. In a preferred embodiment, water-miscible organic solvents are used as additives for the precipitation, preferably acetone, methyl ethyl ketone, methanol, ethanol, propanol and butanol, in particular n-propanol or isopropanol. In a further embodiment, the polypeptide / print molecule mixture is freeze-dried. In a further preferred embodiment, the polypeptide / print molecule mixture is both precipitated and freeze-dried.
Über die polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen wird die imprintete Konformation des Polypeptids in einem weiteren Schritt durch Copolymerisation kovalent fixiert.The imprinted conformation of the polypeptide is covalently fixed in a further step by copolymerization via the polymerizable groups containing unsaturated bonds.
Die Copolymerisation wird vorzugsweise durch UV-Strahlung, Peroxide oder Radikalstarter (thermisch oder durch UV-Strahlung) initiiert. Vorzugsweise werden als Radikalstarter Azobisverbindungen, wie α,α'-Azo-isobutyronitril (AIBN) oder 2,2'-Azo-bis-(2,4-dimethyl)- valeriansäurenitril (ABDV) verwendet. Insbesondere bevorzugt werden als Radikalstarter AIBN oder ABDV verwendet und die Copolymerisation wird mittels UV-Strahlung initiiert.The copolymerization is preferably initiated by UV radiation, peroxides or radical initiators (thermal or by UV radiation). Azobis compounds such as α, α'-azo-isobutyronitrile (AIBN) or 2,2'-azo-bis- (2,4-dimethyl) valeric acid nitrile (ABDV) are preferably used as radical initiators. AIBN or ABDV are particularly preferably used as radical initiators and the copolymerization is initiated by means of UV radiation.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß für die kovalente Fixierung der Konformation der nach der Präzipization und/oder dem Gefriertrocknen erhaltenen derivatisierten Imprint-Polypeptide ein Crosslinker verwendet wird.The process according to the invention is further characterized in that a crosslinker is used for the covalent fixation of the conformation of the derivatized imprint polypeptides obtained after the precipitation and / or freeze-drying.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden alsIn a preferred embodiment of the method according to the invention,
Crosslinker ungesättigte Bindungen enthaltende Verbindungen oder deren Gemische, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Analoga bzw. Derivaten der allgemeinen FormelCrosslinking compounds containing unsaturated bonds or mixtures thereof, selected from the group consisting of analogs or derivatives of the general formula
(II)(II)
H2C=C(R,)-(R2)n-C(R3)=CH2 (II)H 2 C = C (R,) - (R 2 ) n -C (R 3 ) = CH 2 (II)
verwendet, wobei die Reste R| und R3 unabhängig voneinander Wasserstoffatome, cyclische oder lineare, ungesättigte oder gesättigte, substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Carboxyl-, Carboxyalkyl- oder Alkyletherreste mit vorzugsweise bis zu 10, insbesondere 1 oder 2 Kohlenstoffatomen oder substituierte oder unsubstituierte Arylreste sind und der Rest R2 ein cyclischer oder linearer, gesättigter oder ungesättigter, substituierter oder unsubstituierter Alkyl- oder Alkyletherrest mit vorzugsweise bis zu 10, insbesondere 1 oder 2 Kohlenstoffatomen oder ein Arylrest ist und n einen Wert von vorzugsweise bis zu 10 und insbesondere 1 oder 2 hat.used, the residues R | and R 3 are, independently of one another, hydrogen atoms, cyclic or linear, unsaturated or saturated, substituted or unsubstituted alkyl, carboxyl, carboxyalkyl or alkyl ether radicals having preferably up to 10, in particular 1 or 2, carbon atoms or substituted or unsubstituted aryl radicals and the radical R 2 a cyclic or linear, saturated or unsaturated, substituted or unsubstituted alkyl or alkyl ether radical with preferably up to 10, in particular 1 or 2 Is carbon atoms or an aryl radical and n has a value of preferably up to 10 and in particular 1 or 2.
Vorzugsweise sind die Reste R, und R3 Wasserstoffatome. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die Reste R, und/oder R3 mehr als 10 Kohlenstoffatome enthalten.The radicals R 1 and R 3 are preferably hydrogen atoms. In a further preferred embodiment, the radicals R, and / or R 3 can contain more than 10 carbon atoms.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungform hat n einen Wert von größer 10. SpezielleIn a further preferred embodiment, n has a value greater than 10. Special
Beispiele sind olefinische Polyethylenglykole oder olefinische Derivate von Polyacrylamiden.Examples are olefinic polyethylene glycols or olefinic derivatives of polyacrylamides.
Falls die Reste R R2 und R3 ungesättigte und/oder substituierte Reste sind, haben sie die für die allgemeine Formel (I) genannte Bedeutung. Zusätzlich zu den genannten Substituenten können Hydroxy- und/oder Aminoreste anwesend sein.If the radicals RR 2 and R 3 are unsaturated and / or substituted radicals, they have the meaning given for the general formula (I). In addition to the substituents mentioned, hydroxyl and / or amino radicals can be present.
Vorzugsweise sind die verwendeten Crosslinker ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Divinylalkyl- und Divinylarylverbindungen, insbesondere Divinylbenzol oder 1 ,5-Hexadien. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die verwendeten ungesättigte Bindungen enthaltenden Crosslinker oder deren Gemische ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Analoga bzw. Derivaten der allgemeinen Formel (III)The crosslinkers used are preferably selected from the group consisting of divinylalkyl and divinylaryl compounds, in particular divinylbenzene or 1,5-hexadiene. In a further preferred embodiment, the crosslinkers or mixtures thereof containing unsaturated bonds are selected from the group consisting of analogs or derivatives of the general formula (III)
CH2=C(R,)-C-X-(R2)n-X-C-C(R3)=CH2, O O (III)CH 2 = C (R,) - CX- (R 2 ) n -XCC (R 3 ) = CH 2 , OO (III)
wobei die Rest Rb R2 und R3 und n die vorstehend für die allgemeine Formel (II) genannte Bedeutung haben und der Rest X ein Sauerstoffatom oder die Gruppe -NH ist.wherein the radical R b R 2 and R 3 and n have the meaning given above for the general formula (II) and the radical X is an oxygen atom or the group -NH.
Vorzugsweise sind die Crosslinker ausgewählt aus Ethylenglykoldimethacrylat, N,N'- Methylen-bis-acrylamid, Diitaconsäurealkylamiden und Diitaconsäurearylamiden. In einer bevorzugten Ausführungform wird die Copolymerisation in Cyclohexan, Toluol, Aceton, Alkanoie, Essigsäureethylester, Tetrahydrofuran, Chloroform oder deren Gemischen, insbesondere in Cyclohexan durchgeführt, wobei vorzugsweise Ethylenglykoldimethacrylat, Divinylbenzol, Diitaconsäurealkylamide, -arylamide, Divinylalkyl- oder -arylverbindungen als Crosslinker verwendet werden.The crosslinkers are preferably selected from ethylene glycol dimethacrylate, N, N'-methylene-bis-acrylamide, diitaconic acid alkylamides and diitaconic acid arylamides. In a preferred embodiment, the copolymerization is carried out in cyclohexane, toluene, acetone, alkanoia, ethyl acetate, tetrahydrofuran, chloroform or mixtures thereof, in particular in cyclohexane, ethylene glycol dimethacrylate, divinylbenzene, diitaconic acid alkylamides, arylamides, divinylalkyl or aryl compounds being used as crosslinkers .
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das nach dem Präzipitationsschritt (siehe Fig. 3 und 4) erhaltene derivatisierte Imprint-Polypeptid in einem organischen Lösungsmittel suspendiert, einer oder mehrere der o.g. Crosslinker hinzugegeben, der Radikalstarter, z.B. Azobisverbindungen (α,α'-Azo-isobutyronitril (AIBN) oder 2,2'-Azo-bis-(2,4-dimethyl)- valeriansäurenitril (ABDV)), zugesetzt und die Copolymerisation durch UV-Strahlung gestartet. Die kovalente Fixierung der Polypeptidkonformation erfolgt selektiv über die zuvor eingeführten olefinischen Doppelbindungen, die wichtigen freien Funktionalitäten des Im- print-Polypeptids werden durch diesen Schritt nicht blockiert. Damit ist die imprintete Konformation kovalent fixiert und im wäßrigen und organischen Lösungsmittelsystem nutzbar.In a preferred embodiment, the derivatized imprint polypeptide obtained after the precipitation step (see FIGS. 3 and 4) is in an organic solvent suspended, one or more of the above-mentioned crosslinkers added, the radical initiator, for example azobis compounds (α, α'-azo-isobutyronitrile (AIBN) or 2,2'-azo-bis- (2,4-dimethyl) - valeric acid nitrile (ABDV)) , added and the copolymerization started by UV radiation. The polypeptide conformation is fixed covalently via the previously introduced olefinic double bonds; the important free functionalities of the imprint polypeptide are not blocked by this step. The imprinted conformation is thus covalently fixed and can be used in the aqueous and organic solvent system.
Das in seiner Konformation fixierte und stabilisierte, kovalent vernetzte, Imprint-Polypeptid ist unter vielen Bedingungen einsetzbar unter denen es ohne die selektive Einführung von Resten und die Copolymerisation instabil gewesen wäre, z.B. in wäßrigen Lösungsmittelsystemen.The covalently cross-linked imprint polypeptide, which is fixed and stabilized in its conformation, can be used under many conditions under which it would have been unstable without the selective introduction of residues and the copolymerization, e.g. in aqueous solvent systems.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Polypeptid durch die kovalente Einführung von polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen derivatisiert. Das Polypeptid kann aus der vorstehend genannten Gruppe ausgewählt werden. Die Derivatisierung kann wie für den Schritt (A) vorstehend beschrieben durchgeführt werden.In a further embodiment, a polypeptide is derivatized by the covalent introduction of polymerizable groups containing unsaturated bonds. The polypeptide can be selected from the group mentioned above. The derivatization can be carried out as described for step (A) above.
Sodann wird das Polypeptid mit einem Printmolekül in einem wäßrigen Medium imprintet (geprägt). Das Printmolekül kann wie vorstehend beschrieben ausgewählt werden. Vorzugsweise wird als Polypeptid ein natives Enzym und als Printmolekül das Substrat dieses Enzyms verwendet. Anschließend wird die Copolymerisation in einem wäßrigen Lösungsmittel mit einem Crosslinker durchgeführt, der mit den polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen copolymerisierbar ist. Die Copolymerisation wird wie vorstehend für den Schritt (D) beschrieben durchgeführt. Die Crosslinker werden vorzugsweise aus den vorstehend beschriebenen Gruppen ausgewählt. Der Crosslinker wird so gewählt, daß er in dem wäßrigen Lösungsmittel löslich ist. Vorzugsweise wird als Crosslinker N,N'-Methylen-bisacrylamid verwendet.The polypeptide is then imprinted (embossed) with a print molecule in an aqueous medium. The print molecule can be selected as described above. A native enzyme is preferably used as the polypeptide and the substrate of this enzyme is used as the print molecule. The copolymerization is then carried out in an aqueous solvent using a crosslinker which is copolymerizable with the polymerizable groups containing unsaturated bonds. The copolymerization is carried out as described above for step (D). The crosslinkers are preferably selected from the groups described above. The crosslinker is chosen so that it is soluble in the aqueous solvent. N, N'-methylene-bisacrylamide is preferably used as the crosslinker.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht. Beispiel 1The invention is illustrated by the following examples. example 1
Schonende Einführung von olefinischen Gruppen in PolypeptideGentle introduction of olefinic groups into polypeptides
Vinylierung von α-Chymotrypsin (EC 3.4.21.1) mit ItaconsäureanhydridVinylation of α-chymotrypsin (EC 3.4.21.1) with itaconic anhydride
Unter Rühren wird α-Chymotrypsin in 10 ml 0,05 M Kalium-Phosphat-Puffer pH 7,8 gelöst. Bei Raumtemperatur wird anschließend spatelspitzenweise Itaconsäureanhydrid hinzugefügt. Die bei jeder Zugabe des Anhydrids auftretende Erniedrigung des pH Wertes der Reaktionslösung wird durch Zugabe von 5 M NaOH korrigiert. Nach Beendigung der Zugabe des Anhydrids wird noch 1 Stunde gerührt und der pH Wert nochmals korrigiert. Die erhaltene Reaktionslösung wird zur Abtrennung der niedermolekularen Komponenten mit Hilfe von PD 10 Gelfiltrationssäulen (Pharmacia) in 0,05 M Kalium-Phosphat-Puffer pH 7,8 umgepuffert und schließlich lyophilisiert. Die enzymatische Aktivität von α-Chymotrypsin wird anhand der Hydrolyse von Benzoyl-L-Tyrosinethylester in einem photometrischen Test ermittelt. Das Ausmaß der Modifizierung der funktionellen Gruppen wird mit 2,4,6- Trinitrobenzolsulfonsäure (TNBS Assay) bestimmt (Habeeb A.F.S.A. (1966), Anal. Biochem. 14, 328-336). Tab. 1 zeigt die Reaktionsansätze, das jeweilige Ausmaß der Modifizierung der funktionellen Gruppen sowie die enzymatischen Aktivitäten der α-Chymotrypsin Derivate im Verhältnis zum freien Enzym.Α-Chymotrypsin is dissolved in 10 ml of 0.05 M potassium phosphate buffer pH 7.8 with stirring. Itaconic anhydride is then added in spatula tips at room temperature. The decrease in the pH of the reaction solution which occurs each time the anhydride is added is corrected by adding 5 M NaOH. After the addition of the anhydride has ended, the mixture is stirred for a further 1 hour and the pH is again corrected. To separate the low molecular weight components, the reaction solution obtained is buffered in 0.05 M potassium phosphate buffer pH 7.8 using PD 10 gel filtration columns (Pharmacia) and finally lyophilized. The enzymatic activity of α-chymotrypsin is determined by means of the hydrolysis of benzoyl-L-tyrosine ethyl ester in a photometric test. The extent of the modification of the functional groups is determined using 2,4,6-trinitrobenzenesulfonic acid (TNBS assay) (Habeeb A.F.S.A. (1966), Anal. Biochem. 14, 328-336). Tab. 1 shows the reaction batches, the extent of the modification of the functional groups and the enzymatic activities of the α-chymotrypsin derivatives in relation to the free enzyme.
Tabelle 1 : Derivatisierung von α-Chymotrypsin mit ItaconsäureanhydridTable 1: Derivatization of α-chymotrypsin with itaconic anhydride
Zur Derivatisierung ItaconsäureRestaktivität des Modifizierung an eingesetzte α-Chymo- anhydrid Derivats funktionellen Gruppen trypsin-Aktivität [ mg ] [ % ] [ % ]To derivatize itaconic acid residual activity of the modification to the α-chymo-anhydride derivative functional groups used trypsin activity [mg] [%] [%]
[ nKat ][nKat]
2765 1,25 38 242765 1.25 38 24
2765 2,5 31 272765 2.5 31 27
2765 10 30 572765 10 30 57
2765 30 -30 662765 30 -30 66
2765 60 18 75 B. Vinylierung der ß-Glucosidase aus der Mandel (EC 3.2.1.21 ) mit Itaconsäureanhydrid2765 60 18 75 B. Vinylation of the β-glucosidase from the almond (EC 3.2.1.21) with itaconic anhydride
Unter Rühren wird die ß-Glucosidase in 10 ml 0,05 M Citronensäure-Phosphat-Puffer pH 6,0 gelöst. Zur Stabilisierung des Enzyms kann D(+)-Glucose zugesetzt werden. Bei Raumtemperatur wird anschließend spatelspitzenweise Itaconsäureanhydrid hinzugefügt. Die bei jeder Zugabe des Anhydrids auftretende Erniedrigung des pH Wertes der Reaktionslösung wird durch Zugabe von 5 M NaOH korrigiert. Nach Beendigung der Zugabe des Anhydrids wird noch 1 Stunde gerührt und der pH Wert nochmals korrigiert. Die erhaltene Reaktionslösung wird zur Abtrennung der niedermolekularen Komponenten mit Hilfe von PD 10 Gelfiltrationssäulen (Pharmacia) in 0,05 M Citronensäure-Phosphat-Puffer pH 6,0 umgepuffert und schließlich lyophilisiert. Die enzymatische Aktivität der ß-Glucosidase wird anhand der Hydrolyse von 4-Nitrophenyl-ß-D-glucopyranosid in einem photometrischen Test ermittelt. Das Ausmaß der Modifizierung der funktionellen Gruppen wird mit 2,4,6- Trinitrobenzolsulfonsäure (TNBS Assay) bestimmt. Tab. 2 zeigt die Reaktionsansätze, das jeweilige Ausmaß der Modifizierung der funktionellen Gruppen sowie die enzymatischen Aktivitäten der ß-Glucosidase Derivate im Verhältnis zum freien Enzym. Zum Schutz des aktiven Zentrums des Polypeptids wurde als Additiv Glucose hinzugegeben. In Gegenwart von 3M Glucose konnten 99% Restaktivität nach Derivatisierung erhalten werden.The β-glucosidase is dissolved in 10 ml of 0.05 M citric acid-phosphate buffer pH 6.0 with stirring. D (+) - glucose can be added to stabilize the enzyme. Itaconic anhydride is then added in spatula tips at room temperature. The decrease in the pH of the reaction solution which occurs each time the anhydride is added is corrected by adding 5 M NaOH. After the addition of the anhydride has ended, the mixture is stirred for a further 1 hour and the pH is again corrected. To separate the low molecular weight components, the reaction solution obtained is buffered in 0.05 M citric acid-phosphate buffer pH 6.0 using PD 10 gel filtration columns (Pharmacia) and finally lyophilized. The enzymatic activity of the β-glucosidase is determined by means of the hydrolysis of 4-nitrophenyl-β-D-glucopyranoside in a photometric test. The extent of the modification of the functional groups is determined using 2,4,6-trinitrobenzenesulfonic acid (TNBS assay). Table 2 shows the reaction batches, the extent of the modification of the functional groups and the enzymatic activities of the β-glucosidase derivatives in relation to the free enzyme. To protect the active center of the polypeptide, glucose was added as an additive. In the presence of 3M glucose, 99% residual activity could be obtained after derivatization.
Tabelle 2: Derivatisierung der ß-Glucosidase mit ItaconsäureanhydridTable 2: Derivatization of ß-glucosidase with itaconic anhydride
Zur Derivatisierung ItaconsäureD(+)-Glucose Restaktivität des Modifizierung der eingesetzte ß-Gluanhydrid Derivats funktionellen cosidase- Aktivität [ mg ] [ M ] [ % ] GruppenTo derivatize itaconic acid D (+) - glucose residual activity of modification of the ß-gluanhydride derivative used functional cosidase activity [mg] [M] [%] groups
[ nKat ] [ % ][nKat] [%]
3678 500 / 21 1003678 500/21 100
3678 250 / 36 1003678 250/36 100
3678 130 / 55 993678 130/55 99
3678 130 2 85 993678 130 2 85 99
3678 130 3 99 983678 130 3 99 98
Beispiel 2Example 2
Reaktivität von Itaconsäureanhydrid mit den Seitenketten von PolypeptidenReactivity of itaconic anhydride with the side chains of polypeptides
In 5 ml 0.05 M Citronensäure-Phosphat-Puffer pH 7,5 werden verschiedene α-N-Acetyl-(L)- Aminosäuren gelöst, unter Rühren mit Itaconsäureanhydrid versetzt und 1 Stunde bei Raumtemperatur inkubiert. Der TNBS Assay wird je Ansatz mit einer Probe der im Puffer gelösten α-N-Acetyl-(X)-Aminosäure und mit der mit Itaconsäureanhydrid inkubierten α-N- Acetyl-(Z.)- Aminosäure durchgeführt.Various α-N-acetyl- (L) - amino acids are dissolved in 5 ml of 0.05 M citric acid-phosphate buffer pH 7.5, mixed with itaconic anhydride while stirring and incubated for 1 hour at room temperature. The TNBS assay is performed with a sample of each in the buffer dissolved α-N-acetyl- (X) -amino acid and with the α-N-acetyl- (Z.) - amino acid incubated with itaconic anhydride.
Es kann festgestellt werden, daß Itaconsäureanhydrid mit den Aminogruppen von α-N- Acetyl-(Z,)-Lysin und α-N-Acetyl-(I)-Glutamin, mit der Sulfhydrylgruppe von α-N-Acetyl- (I)-Cystein, mit den Hydroxygruppen von α-N-Acetyl-(I)-Tyrosin und α-N-Acetyl-(I)-Serin zu reagieren vermag (Tab. 3). Die Reaktivitäten des Itaconsäureanhydrids gegenüber den Aminosäureseitenketten waren Ser > Tyr > Glu > Lys > Cys.It can be stated that itaconic anhydride with the amino groups of α-N-acetyl- (Z,) - lysine and α-N-acetyl- (I) -glutamine, with the sulfhydryl group of α-N-acetyl- (I) - Cysteine is able to react with the hydroxy groups of α-N-acetyl- (I) -tyrosine and α-N-acetyl- (I) -serine (Tab. 3). The reactivities of the itaconic anhydride to the amino acid side chains were Ser> Tyr> Glu> Lys> Cys.
Tabelle 3: Untersuchungen zur Reaktivität von Itaconsäureanhydrid3 Table 3: Investigations on the reactivity of itaconic anhydride 3
N-Acetyl-(Z)- Aminosäure Funktioneller Rest Maß an Modifikation" (%) α-N-Acetyi-(Z-)-Serin -OH 96 α-N-Acetyl-(Z-)-Tyrosin -OH 89 α-N-Acetyl-(Z.)-Glutamin -C(O)NH2 81 α-N-Acetyl-(£)-Lysin -CH2NH2 68 α-N-Acetyl-(Z.)-Cystein -CH2SH 15 α-N-Acetyl-(Z.)-Asparagin -C(O)NH2 0 α-N-Acetyl-(I)-Arginin -C(NH2)NH2 + 0 aIm 10-fachen Molüberschuß zugegeben, ^ach lh Reaktionszeit; gemessen mit TNBS.N-acetyl- (Z) - amino acid functional residue degree of modification "(%) α-N-acetyi- (Z -) - serine -OH 96 α-N-acetyl- (Z -) - tyrosine -OH 89 α- N-acetyl- (Z.) - glutamine -C (O) NH 2 81 α-N-acetyl- (£) -lysine -CH 2 NH 2 68 α-N-acetyl- (Z.) - cysteine -CH 2 SH 15 α-N-acetyl- (Z.) - asparagine -C (O) NH 2 0 α-N-acetyl- (I) -arginine -C (NH 2 ) NH 2 + 0 a added in a 10-fold molar excess , ^ ach lh response time; measured with TNBS.
Zur Stabilität der o.g. Bindungen ist festzuhalten, daß beispielsweise primäre Aminogruppen mit Itaconsäureanhydrid zu Amidbindungen führen, die von pH 1 - 12 und bei Temperaturen bis zu 70°C stabil sind (R. Kölle, 1995, Dissertation, TU Braunschweig, Deutschland, 53-59).On the stability of the above It should be noted that, for example, primary amino groups with itaconic anhydride lead to amide bonds which are stable from pH 1-12 and at temperatures up to 70 ° C (R. Kölle, 1995, dissertation, TU Braunschweig, Germany, 53-59).
Beispiel 3 Herstellung eines fixierten. Imprint-PolypeptidsExample 3 Preparation of a fixed one. Imprint polypeptide
30 mg des mit Itaconsäureanhydrid derivatisierten α-Chymotrypsins aus Beispiel 1 (Ausmaß der Modifizierung = 70%) werden in 1ml 0,01 M Natrium-Phosphat-Puffer pH 7,8 gelöst. Der Puffer enthält N-Ac-(-D)-Trp in einer Konzentration von 0,02 M. Die Lösung wird auf 0°C ge- kühlt und mit 4 ml 1-Propanol, das auf -20°C gekühlt wurde, versetzt. Das resultierende Präzipitat wird zentrifugiert, mit 10 ml 1-Propanol gewaschen und schließlich lyophilisiert. In 0,5 ml Cyclohexan werden 340 mg Ethylenglykoldimethacrylat und 4 mg 2,2'-Azo-bis-(2- methylpropionsäurenitril) gelöst. Darin werden 5 mg Lyophilisat suspendiert. Die Copolymerisation wird mittels UV-Licht initiiert. Die Copolymerisationsdauer beträgt 4 Stunden. Das kovalent vernetzte und imprintete α-Chymotrypsin (vernetztes, Imprint- Polypeptid; VIP) wird mit Cyclohexan gewaschen und lyophilisiert (siehe Fig. 3).30 mg of the α-chymotrypsin derivatized with itaconic anhydride from Example 1 (extent of modification = 70%) are dissolved in 1 ml of 0.01 M sodium phosphate buffer pH 7.8. The buffer contains N-Ac - (- D) -Trp in a concentration of 0.02 M. The solution is cooled to 0 ° C and 4 ml of 1-propanol, which has been cooled to -20 ° C, are added . The resulting precipitate is centrifuged, washed with 10 ml of 1-propanol and finally lyophilized. 340 mg of ethylene glycol dimethacrylate and 4 mg of 2,2'-azo-bis- (2- methylpropiononitrile) dissolved. 5 mg of lyophilisate are suspended in it. The copolymerization is initiated by means of UV light. The copolymerization period is 4 hours. The covalently cross-linked and imprinted α-chymotrypsin (cross-linked, imprint polypeptide; VIP) is washed with cyclohexane and lyophilized (see FIG. 3).
Zur Überprüfung, ob das derivatisierte, imprintete (ISA/impr Chy) bzw. das vernetzte, imprintete Chymotrypsin (VIP) die imprintete Eigenschaft im organischen Lösungsmittel System gleich dem nativen, imprinteten Chymotrypsin (na/impr Chy) besaß, wurden alle drei Imprint-Polypeptide zur Synthese von N-Ac-(D)-TrpEE in Cyclohexan getestet (Fig. 5; Analytik mit HPLC, siehe Stähl et al. 1991). Es wurde ersichtlich, daß das ISA/impr Chy und VIP in den ersten 100 h bessere Aktivitäten hatten, als das na/impr Chy. Die kinetischen Effekte nach 100h Umsetzung sind auf den Einfluß des freiwerdenden Wassers bei der enzymatischen Kondensationsreaktion im organischen Lösungsmittel zurückzuführen.To check whether the derivatized, imprinted (ISA / impr Chy) or the cross-linked, imprinted chymotrypsin (VIP) had the imprinted property in the organic solvent system equal to the native, imprinted chymotrypsin (na / impr Chy), all three imprinted Polypeptides for the synthesis of N-Ac- (D) -TrpEE tested in cyclohexane (Fig. 5; analysis with HPLC, see Stähl et al. 1991). It became apparent that the ISA / impr Chy and VIP had better activities than the na / impr Chy in the first 100 hours. The kinetic effects after 100 hours of reaction are due to the influence of the water released in the enzymatic condensation reaction in the organic solvent.
Beispiel 4 Einsatz des vernetzten Imprint-Polypeptids (VIP) im wäßrigen MediumExample 4 Use of the cross-linked imprint polypeptide (VIP) in an aqueous medium
Das VIP wird in Phosphat-Puffer (10 mM), pH 7,8 suspendiert und bei 27°C ca. 10 min in einem Thermoschüttler vorinkubiert. Die Reaktion wird durch Zugabe des Substrates, dem N- Acetyl-( )-tryptophanethylester (10 mM), gestartet. Das VIP zeigte eine spezifische (D)- Esterhydrolyse-Aktivität von 0,04 μmol/(min • g). Das native nicht-geprintete, das nicht- vernetzte imprintete und das nicht-imprintete vernetzte α-Chymotrypsin besaßen keinerlei (-D)-Esterhydrolyse- Aktivität.The VIP is suspended in phosphate buffer (10 mM), pH 7.8 and preincubated in a thermal shaker at 27 ° C for approx. 10 min. The reaction is started by adding the substrate, the N-acetyl- () -tryptophanethylester (10 mM). The VIP showed a specific (D) - ester hydrolysis activity of 0.04 μmol / (min • g). The native non-printed, the non-cross-linked imprinted and the non-imprinted cross-linked α-chymotrypsin had no (-D) ester hydrolysis activity.
Beispiel 5Example 5
Einsatz des vernetzten Imprint-Polypeptids (VIP) im organischen Lösungsmittel nachUse of the cross-linked imprint polypeptide (VIP) in the organic solvent
Vorinkubation (Ih) im wäßrigen LösungsmittelsystemPre-incubation (Ih) in the aqueous solvent system
A. Das VIP wurde für lh in einem Phosphat-Puffer (10 mM), pH 7,8, bei 25°C inkubiert. Nach Lyophilisation des Ansatzes wurde das VIP in Cyclohexan suspendiert. Nach Zugabe von N-Ac-(D)-Trp (10 mM) und 20% (v/v) Ethanol wurde die N-Acetyl-( )- tryptophanethylester -Synthese bei 25°C im Thermoschüttler gestartet. Das VIP zeigte eine spezifische (Z))-Esterhydrolyse-Aktivität von 0,02 μmol/(min • g). Die imprintete Eigenschaft ging somit nicht im wäßrigen Lösungsmittelsystem verloren.A. The VIP was incubated for 1 h in a phosphate buffer (10 mM), pH 7.8 at 25 ° C. After the batch had been lyophilized, the VIP was suspended in cyclohexane. After adding N-Ac- (D) -Trp (10 mM) and 20% (v / v) ethanol, the N-acetyl- () - tryptophanethyl ester synthesis was started at 25 ° C. in a thermoshaker. The VIP showed one specific (Z ) ) ester hydrolysis activity of 0.02 μmol / (min • g). The imprinted property was therefore not lost in the aqueous solvent system.
B. Wie in Beispiel 5A. beschrieben, jedoch unter Verwendung von N-Ac-(D)-Tyrosin anstellen von N-Ac-(.D)-Trp.B. As in Example 5A. described, but using N-Ac- (D) -tyrosine instead of N-Ac - (. D) -Trp.
C. Wie in Beispiel 5A. beschrieben, jedoch unter Verwendung von N-Ac-(Z))- Phenylalanin anstelle von N-Ac-( )-T .C. As in Example 5A. described, but using N-Ac- (Z)) - phenylalanine instead of N-Ac- () -T.
Beispiel 6Example 6
Herstellung eines fixierten, Imprint-Polypeptids zur selektiven AdsorptionProduction of a fixed, imprint polypeptide for selective adsorption
50 mg Rinderserumalbumin werden in 10 ml 0,05 M Kalium-Phosphat-Puffer pH 5,5 gelöst. Bei Raumtemperatur wird anschließend unter Rühren Spatelspitzenweise Itaconsäureanhydrid hinzugefügt. Die bei jeder Zugabe des Anhydrids auftretende Erniedrigung des pH Wertes der Reaktionslösung wird durch Zugabe von 5 M NaOH korrigiert. Nach Beendigung der Zugabe des Anhydrids wird noch 1 Stunde gerührt und der pH Wert nochmals korrigiert. Die erhaltene Reaktionslösung wird zur Abtrennung der niedermolekularen Komponenten mit Hilfe von PD 10 Gelfiltrationssäulen (Pharmacia) in 0,05 M Kalium-Phosphat-Puffer pH 5,5 umgepuffert und schließlich lyophilisiert. Das Ausmaß der Modifizierung der funktionellen Gruppen wird mit 2,4,6-Trinitrobenzolsulfonsäure (TNBS Assay) bestimmt.50 mg bovine serum albumin are dissolved in 10 ml 0.05 M potassium phosphate buffer pH 5.5. At room temperature, spatula tips of itaconic anhydride are then added with stirring. The decrease in the pH of the reaction solution which occurs each time the anhydride is added is corrected by adding 5 M NaOH. After the addition of the anhydride has ended, the mixture is stirred for a further 1 hour and the pH is again corrected. To separate the low molecular weight components, the reaction solution obtained is buffered in 0.05 M potassium phosphate buffer pH 5.5 using PD 10 gel filtration columns (Pharmacia) and finally lyophilized. The extent of the modification of the functional groups is determined using 2,4,6-trinitrobenzenesulfonic acid (TNBS assay).
30 mg des mit Itaconsäureanhydrid derivatisierten Rinderserumalbumins (Ausmaß der Modifizierung = 85%) werden in 4 ml H20 dest. gelöst. Die wäßrige Lösung enthält L- Äpfelsäure in einer Konzentration von 0,5 M. Die Lösung wird bei pH 5,5 auf 0°C gekühlt und mit 4 ml 1-Propanol, das auf -20°C gekühlt wurde, versetzt. Das resultierende Präzipitat wird zentrifugiert, mit 10 ml 1-Propanol gewaschen und schließlich lyophilisiert.30 mg of bovine serum albumin derivatized with itaconic anhydride (extent of modification = 85%) are distilled in 4 ml of H 2 O. solved. The aqueous solution contains L-malic acid in a concentration of 0.5 M. The solution is cooled at pH 5.5 to 0 ° C and 4 ml of 1-propanol, which has been cooled to -20 ° C, are added. The resulting precipitate is centrifuged, washed with 10 ml of 1-propanol and finally lyophilized.
In 0,5 ml Cyclohexan werden 340 mg Ethylenglykoldimethacrylat mit 4 mg 2,2'-Azo-bis-(2- methylpropionsäurenitril) gelöst. Darin werden 10 mg Lyophilisat suspendiert. Die Copolymerisation wird mittels UV-Licht initiiert. Die Copolymerisationsdauer beträgt 4 Stunden. Das kovalent vernetzte und imprintete Rinderserumalbumin wird mit Cyclohexan gewaschen und lyophilisiert. Wie bei Dabulis und Klibanov, Biotechnol. Bioeng. 39 (1991), 176-185, beschrieben, wurde das Ausmaß der Bindungsaffinität des imprinteten Rinderserumalbumins zu L-Äpfelsäure untersucht. Dabei zeigte sich, daß sowohl das imprintete als auch das vernetzte, imprintete Rinderserumalbumin in Ethylacetat Bindungsaffinität zu L-Äpfelsäure aufwiesen. Im wäßrigen Medium war lediglich das vernetzte, imprintete Rinderserumalbumin in der Lage, L-Äpfelsäure selektiv zu adsorbieren.340 mg of ethylene glycol dimethacrylate with 4 mg of 2,2'-azobis (2-methylpropiononitrile) are dissolved in 0.5 ml of cyclohexane. 10 mg of lyophilisate are suspended in it. The copolymerization is initiated by means of UV light. The copolymerization period is 4 hours. The covalently cross-linked and imprinted bovine serum albumin is washed with cyclohexane and lyophilized. As with Dabulis and Klibanov, Biotechnol. Bioeng. 39 (1991), 176-185, the extent of the binding affinity of the imprinted bovine serum albumin to L-malic acid was investigated. It was found that both the imprinted and the cross-linked, imprinted bovine serum albumin in ethyl acetate had binding affinity for L-malic acid. In the aqueous medium, only the cross-linked, imprinted bovine serum albumin was able to selectively adsorb L-malic acid.
Beispiel 7 Herstellung eines nativen, fixierten PolypeptidsExample 7 Preparation of a native, fixed polypeptide
In 29 ml 0,05 M Citronensäure-Phosphat-Puffer pH 6,0 werden 50 mg der zu 98% derivatisierten ß-Glucosidase (siehe Tab. 2) und 250 mg N,N'-Methylenbisacrylamid gelöst. Die Copolymerisation wird durch Zugabe von 0,5 ml einer Ammoniumperoxodisulfatlösung (5% w/v) und 0,5 ml einer 3-Dimethylaminopropionitrillösung (5% v/v) gestartet. Nach einer Reaktionszeit von 5 Stunden wird das Copolymerisat in einem Faltenfilter zunächst mit 0,5 Liter 0,5 M NaCl Lösung und dann mit 2 Liter H2O dest. bis zur Salzfreiheit gewaschen. Das Copolymerisat wird in 0,05 M Citronensäure-Phosphat-Puffer pH 6,0 aufgenommen und anschließend lyophilisiert.50 mg of the 98% derivatized β-glucosidase (see Table 2) and 250 mg of N, N'-methylenebisacrylamide are dissolved in 29 ml of 0.05 M citric acid-phosphate buffer pH 6.0. The copolymerization is started by adding 0.5 ml of an ammonium peroxodisulfate solution (5% w / v) and 0.5 ml of a 3-dimethylaminopropionitrile solution (5% v / v). After a reaction time of 5 hours, the copolymer is first in a pleated filter with 0.5 liters of 0.5 M NaCl solution and then with 2 liters of distilled H 2 O. washed until salt-free. The copolymer is taken up in 0.05 M citric acid-phosphate buffer pH 6.0 and then lyophilized.
Die enorme Stabilisierung des vernetzten Polypeptids gegenüber dem nativen, nicht- vernetzten ist aus Tab. 4 ersichtlich, in der die Halbwertszeiten des Polypeptids bei verschiedenen Temperaturen angegeben sind.The enormous stabilization of the cross-linked polypeptide against the native, non-cross-linked is shown in Table 4, in which the half-lives of the polypeptide are given at different temperatures.
Tabelle 4: Halbwertszeiten der katalytisch aktiven Konformation der freien und vernetzten ß-GlucosidaseTable 4: Half-lives of the catalytically active conformation of the free and cross-linked ß-glucosidase
Biokatalysatorform t1/2 (Tage)Biocatalyst form t 1/2 (days)
30°C 37°C 56°C30 ° C 37 ° C 56 ° C
ISA-Acrylamid- vernetztes Polypeptid 51 ,6 8,7 2,4 natives Enzym 8,7 1,4 0,25 LiteraturISA acrylamide crosslinked polypeptide 51, 6 8.7 2.4 native enzyme 8.7 1.4 0.25 literature
Dabulis, K. and Klibanow, A. (1992). Biotechnol. Bioeng. 39, 176-185. Fritz, H., Neudecker, M., Schult, H. and Werte, E. (1966). Angew. Chem. 78, 775. Goldstein, L. (1970). Methods Enzymol. 19, 935-962. Habeeb, A. F. S. A. (1966). Anal. Biochem. 14, 328-336. Kölle, R. (1995) Dissertation, TU Braunschweig, Deutschland, 53-59. Mosbach, K. and Ramström, O. (1996). Bio/Technology 14, 163-170. Russell, A. J. and Klibanow, A. M. (1988). J. Biol. Chem. 263, 11624-1 1626. Stähl, M., Jeppson-Wistrand, U., Mänsson, M.-O. and Mosbach, K. (1991). J. Am. Chem. Soc. 113, 9366-9368. Stähl, M„ Mänsson, M.-O. and Mosbach. K. (1990). Biotechnol. Lett. 12, 161-166. Dabulis, K. and Klibanow, A. (1992). Biotechnol. Bioeng. 39, 176-185. Fritz, H., Neudecker, M., Schult, H. and Wert, E. (1966). Appl. Chem. 78, 775. Goldstein, L. (1970). Methods Enzymol. 19, 935-962. Habeeb, A.F.S.A. (1966). Anal. Biochem. 14, 328-336. Kölle, R. (1995) Dissertation, TU Braunschweig, Germany, 53-59. Mosbach, K. and Ramström, O. (1996). Bio / Technology 14, 163-170. Russell, A.J. and Klibanow, A.M. (1988). J. Biol. Chem. 263, 11624-1 1626. Stähl, M., Jeppson-Wistrand, U., Mänsson, M.-O. and Mosbach, K. (1991). J. Am. Chem. Soc. 113, 9366-9368. Stähl, M „Mänsson, M.-O. and Mosbach. K. (1990). Biotechnol. Lett. 12, 161-166.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von in ihrer Konformation fixierten und stabilisierten, kovalent vernetzten Imprint-Polypeptiden, die sowohl in wäßrigen als auch in organischen Lösungsmittelsystemen stabil sind, umfassend die folgenden Schritte:1. A process for the preparation of covalently cross-linked imprint polypeptides which are fixed and stabilized in their conformation and which are stable in both aqueous and organic solvent systems, comprising the following steps:
(A) kovalente Einführung von polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen in ein Polypeptid;(A) covalently introducing polymerizable groups containing unsaturated bonds into a polypeptide;
(B) Imprinting des in Schritt (A) erhaltenen Polypeptids mit einem Printmolekül in einem wäßrigen Medium;(B) imprinting the polypeptide obtained in step (A) with a print molecule in an aqueous medium;
(C) Präzipitation des in Schritt (B) erhaltenen Polypeptid/Printmolekül-Gemisches durch Zugabe eines zur Präzipitation geeigneten Additivs und/oder Gefriertrocken des in Schritt (B) erhaltenen Polypeptid/Printmolekül-(C) Precipitation of the polypeptide / print molecule mixture obtained in step (B) by adding an additive suitable for precipitation and / or freeze-drying the polypeptide / print molecule obtained in step (B)
Gemisches; undMixture; and
(D) Copolymerisation des in Schritt (C) erhaltenen Imprint-Polypeptids in einem organischen Lösungsmittel mit einem Crosslinker, der mit den polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen copolymerisierbar ist.(D) copolymerizing the imprint polypeptide obtained in step (C) in an organic solvent with a crosslinker which is copolymerizable with the polymerizable groups containing unsaturated bonds.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (B) vor Schritt (A) durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that step (B) is carried out before step (A).
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (A) und (B) gleichzeitig durchgeführt werden.3. The method according to claim 1, characterized in that steps (A) and (B) are carried out simultaneously.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polypeptid mit OH-, und/oder NH2-, und/oder SH-Gruppen verwendet wird, die teil- weise oder komplett mit den polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a polypeptide with OH, and / or NH 2 -, and / or SH groups is used, which partially or completely with the polymerizable, containing unsaturated bonds
Verbindungen unter Ausbildung von kovalenten Bindungen derivatisiert werden.Compounds are derivatized to form covalent bonds.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein natives Protein, insbesondere ein Enzym, als Polypeptid verwendet wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a native protein, in particular an enzyme, is used as the polypeptide.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die in Schritt (A) verwendeten ungesättigte Bindungen enthaltenden Verbindungen oder deren Gemische ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus reaktiven Analoga bzw. Derivaten der allgemeinen Formel (I)6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the compounds containing unsaturated bonds used in step (A) or mixtures thereof are selected from the group consisting of reactive analogs or derivatives of the general formula (I)
C=C (I)C = C (I)
R, R4 R, R 4
wobei die Reste R→, R , R3 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoffatome, Carboxylreste, cyclische oder lineare, substituierte oder unsubstituierte, gesättigte oder ungesättigte Alkylreste, Alkoxyreste oder Carboxyalkylreste mit vorzugsweise bis zu 10, bevorzugter bis zu 6, insbesondere 1 oder 2 Kohlenstoffatomen oder substituierte oder unsubstituierte Arylreste oder Carboxyarylreste sind, mit der Maßgabe, daß mindestens einer der Reste R-, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander ein Carboxyl-, Carboxyalkylrest oder Carboxyarylrest ist.where the radicals R →, R, R 3 and R 4 independently of one another are hydrogen atoms, carboxyl radicals, cyclic or linear, substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated alkyl radicals, alkoxy radicals or carboxyalkyl radicals with preferably up to 10, more preferably up to 6, in particular 1 or 2 Are carbon atoms or substituted or unsubstituted aryl radicals or carboxyaryl radicals, with the proviso that at least one of the radicals R, R 2 , R 3 and R 4 is independently a carboxyl, carboxyalkyl radical or carboxyaryl radical.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in Schritt (A) verwendeten ungesättigte Bindungen enthaltenden Verbindungen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Itacon-, Malein-, Citracon-, Croton-, Methacryl-, Acrylsäure sowie deren Anhydriden und Säurehalogeniden.7. The method according to claim 6, characterized in that the compounds containing unsaturated bonds used in step (A) are selected from the group consisting of itaconic, maleic, citracon, croton, methacrylic, acrylic acid and their anhydrides and acid halides .
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt (A) zusätzlich Polyole und/oder Salze zugegeben werden.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that polyols and / or salts are additionally added in step (A).
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der zur Copolymerisation in Schritt (D) verwendete Crosslinker ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Analoga bzw. Derivaten der allgemeinen Formel (II)9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the crosslinker used for the copolymerization in step (D) is selected from the group consisting of analogs or derivatives of the general formula (II)
H2C=C(R,)-(R2)n-C(R3)=CH2 (II)H 2 C = C (R,) - (R 2 ) n -C (R 3 ) = CH 2 (II)
wobei die Reste R→ und R3 unabhängig voneinander Wasserstoffatome, cyclische oder lineare, ungesättigte oder gesättigte, substituierte oder unsubstituierte Alkyl-, Carboxyl-, Carboxyalkyl- oder Alkyletherreste mit vorzugsweise bis zu 10, insbesondere 1 oder 2 Kohlenstoffatomen oder substituierte oder unsubstituierte Arylreste sind und der Rest R2 ein cyclischer oder linearer, gesättigter oder ungesättigter, substituierter oder unsubstituierter Alkyl- oder Alkyletherrest mit vorzugsweise bis zu 10, insbesondere 1 oder 2 Kohlenstoffatomen oder ein Arylrest ist und n einen Wert von vorzugsweise bis zu 10 und insbesondere 1 oder 2 hat.where the radicals R → and R 3 independently of one another are hydrogen atoms, cyclic or linear, unsaturated or saturated, substituted or unsubstituted alkyl, carboxyl, Carboxyalkyl or alkyl ether radicals with preferably up to 10, in particular 1 or 2, carbon atoms or substituted or unsubstituted aryl radicals and the radical R 2 is a cyclic or linear, saturated or unsaturated, substituted or unsubstituted alkyl or alkyl ether radical with preferably up to 10, in particular 1 or 2 carbon atoms or an aryl radical and n has a value of preferably up to 10 and in particular 1 or 2.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Copolymerisation in Schritt (D) verwendete Crosslinker ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Divinylalkyl- und Divinylarylverbindungen.10. The method according to claim 9, characterized in that the crosslinker used for the copolymerization in step (D) is selected from the group consisting of divinylalkyl and divinylaryl compounds.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Copolymerisation in Schritt (D) verwendete Crosslinker ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Analoga bzw. Derivaten der allgemeinen Formel (III)11. The method according to claim 1 to 8, characterized in that the crosslinker used for the copolymerization in step (D) is selected from the group consisting of analogs or derivatives of the general formula (III)
CH2=C(R,)-C-X-(R2)n-X-C-C(R3)=CH2, (III)CH 2 = C (R,) - CX- (R 2 ) n -XCC (R 3 ) = CH 2 , (III)
O OO O
wobei die Reste R R2 und R3 und n die in Anspruch 9 für die allgemeine Formel (II) genannte Bedeutung haben und der Rest X ein Sauerstoffatom oder die Gruppe -NH ist.wherein the radicals RR 2 and R 3 and n have the meaning given in claim 9 for the general formula (II) and the radical X is an oxygen atom or the group -NH.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Copolymerisation in Schritt (D) verwendete Crosslinker ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ethylenglykoldimethacrylat, N,N'-Methylen-bis-acrylamid, Diitaconsäurealkylamiden und Diitaconsäurearylamiden.12. The method according to claim 11, characterized in that the crosslinker used for the copolymerization in step (D) is selected from the group consisting of ethylene glycol dimethacrylate, N, N'-methylene-bis-acrylamide, diitaconic acid alkylamides and diitaconic acid arylamides.
13. Verfahren zu Herstellung eines in seiner Konformation fixierten und stabilisierten, kovalent vernetzten Imprint-Polypeptids, die sowohl in wäßrigen als auch in organischen Lösungsmittelsystemen stabil sind, umfassend die folgenden Schritte:13. A process for producing a covalently cross-linked imprint polypeptide that is fixed and stabilized in its conformation and that is stable in both aqueous and organic solvent systems, comprising the following steps:
(A) kovalente Einführung von polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen in ein Polypeptid in einem wäßrigen Medium; (B) Imprinting des in Schritt (A) erhaltenen Polypeptids mit einem Printmolekül in einem wäßrigen Medium; und(A) covalently introducing polymerizable groups containing unsaturated bonds into a polypeptide in an aqueous medium; (B) imprinting the polypeptide obtained in step (A) with a print molecule in an aqueous medium; and
(C) Copolymerisation des in Schritt (B) erhaltenen Polypeptids in einem wäßrigen Medium mit einem Crosslinker, der mit den polymerisierbaren, ungesättigte Bindungen enthaltenden Gruppen copolymerisierbar ist.(C) copolymerization of the polypeptide obtained in step (B) in an aqueous medium with a crosslinker which is copolymerizable with the polymerizable groups containing unsaturated bonds.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (B) vor Schritt (A) durchgeführt wird.14. The method according to claim 13, characterized in that step (B) is carried out before step (A).
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte (A) und (B) gleichzeitig durchgeführt werden.15. The method according to claim 13, characterized in that steps (A) and (B) are carried out simultaneously.
16. In seiner Konformation fixiertes und stabilisiertes, kovalent vernetztes Imprint- Polypeptid, die sowohl in wäßrigen als auch in organischen Lösungsmittelsystemen stabil sind, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche.16. In its conformation, fixed and stabilized, covalently cross-linked imprint polypeptide, which are stable in both aqueous and organic solvent systems, obtainable by a process according to one of the preceding claims.
17. Verwendung eines Polypeptids nach Anspruch 16 in katalytischen, chromatographischen und/oder analytischen Verfahren, die in wäßrigen oder organischen Lösungmittelsystemen durchgeführt werden.17. Use of a polypeptide according to claim 16 in catalytic, chromatographic and / or analytical processes which are carried out in aqueous or organic solvent systems.
18. Verwendung eines Polypeptids nach Anspruch 16 zur katalytischen Synthese, Chromatographie und Analytik von chiralenVerbindungen.Use of a polypeptide according to claim 16 for the catalytic synthesis, chromatography and analysis of chiral compounds.
19. Verwendung eines Polypeptids nach Anspruch 16 in der Biosensortechnik zur spezifischen Erkennung von Molekülen. 19. Use of a polypeptide according to claim 16 in biosensor technology for the specific recognition of molecules.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6884842B2 (en) 1997-10-14 2005-04-26 Alnis Biosciences, Inc. Molecular compounds having complementary surfaces to targets
DE19839538A1 (en) * 1998-08-31 2000-03-02 Gluesenkamp Karl Heinz Manufacture of customized chromatography materials over intelligent surfaces
JP6338928B2 (en) * 2014-05-21 2018-06-06 三栄源エフ・エフ・アイ株式会社 Quantitative analysis of protein in cochineal dye
CN109897144B (en) * 2019-02-28 2020-05-19 南开大学 Polypeptide-crosslinked protein molecularly imprinted polymer and preparation method and application thereof
GB202209432D0 (en) * 2022-06-28 2022-08-10 Croda Int Plc Composition, home care formulations, method and use

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4716116A (en) * 1980-12-04 1987-12-29 Owens-Illinois Glass Container Inc. Protein modification to provide enzyme activity
SE9203913D0 (en) * 1992-12-28 1992-12-28 Ian A Nicholls PREPARATION OF POLYMERS THROUGH MOLECULE PRINT USING STEREO AND ENANTIOSELECTIVE SYNTHESIS PRIMED BY NON-COVALENT INTERACTIONS

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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