FI88510B - Method for crystallization of glucose-isomerase with the aid of high pressure - Google Patents
Method for crystallization of glucose-isomerase with the aid of high pressure Download PDFInfo
- Publication number
- FI88510B FI88510B FI900318A FI900318A FI88510B FI 88510 B FI88510 B FI 88510B FI 900318 A FI900318 A FI 900318A FI 900318 A FI900318 A FI 900318A FI 88510 B FI88510 B FI 88510B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- crystallization
- pressure
- isomerase
- solution
- bar
- Prior art date
Links
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
Description
1 385101 38510
Menetelmä glukoosi-isomeraasin kiteyttämiseksi korkean paineen avullaMethod for crystallization of glucose isomerase by high pressure
Keksinnön kohteena on uusi menetelmä proteiinien kiteyttämiseksi. Keksintö perustuu siihen, että proteiinin ylikyllästynyt liuos saatetaan kiteyty-5 mään korkean paineen avulla, joka edullisesti on välillä 1000ja 3000 bar.The invention relates to a new method for crystallizing proteins. The invention is based on the fact that a supersaturated solution of the protein is crystallized by means of a high pressure, which is preferably between 1000 and 3000 bar.
Proteiinien kiteyttäminen edellyttää joitakin sellaisia yleisiä olosuhteita, joita ei välttämättä vaadita pienimolekyylisten aineiden kiteytyksissä. Yksityiskohtaisia yhteisiä taatusti kiteytymiseen johtavia olosuhteita eri proteiineille ei 10 tunneta. Useimmiten proteiinien kiteytyminen on hidasta, ensimmäisten kiteiden ilmaantuminen voi viedä viikkoja tai kuukausia.Crystallization of proteins requires some general conditions that are not necessarily required for crystallization of small molecule substances. The detailed conditions guaranteed to lead to crystallization for the various proteins are not known. In most cases, the crystallization of proteins is slow, the appearance of the first crystals can take weeks or months.
Myös painetta nostamalla voidaan saada aikaan ylikyllästyminen, ja on tunnettua soveltaa korkeapainekiteytystä hankalissa erotuksissa, esimerkiksi 13 silloin, kun erotettavilla aineilla on hyvin läheiset sulamispisteet tai kun seoksen lämpötilaa ei ole voitu nostaa eikä alentaa. Koikeapainekiteytystä on kuitenkin käytetty vain suhteellisen pienimolekyylisten aineiden erotuksessa (kts. Moritoki M, Kitagawa K, Nishiguchi N, Chem Econ. & Eng. Review, Voi 16, s. 30-35, December 1984). Ei ole yritetty eristää suurimolekyylisiä 20 aineita, kuten proteiineja korkeapainekiteytyksellä, koska proteiinit, kuten entsyymit helposti denaturoituvat korkeassa paineessa (kts. Moorild E, Advances in Protein Chemistry, Voi 34, s. 93 (1981)).Supersaturation can also be achieved by increasing the pressure, and it is known to apply high pressure crystallization in difficult separations, for example 13 when the substances to be separated have very close melting points or when the temperature of the mixture could not be raised or lowered. However, experimental pressure crystallization has only been used in the separation of relatively small molecule substances (see Moritoki M, Kitagawa K, Nishiguchi N, Chem Econ. & Eng. Review, Vol. 16, pp. 30-35, December 1984). No attempt has been made to isolate high molecular weight substances such as proteins by high pressure crystallization because proteins such as enzymes are easily denatured under high pressure (see Moorild E, Advances in Protein Chemistry, Vol. 34, p. 93 (1981)).
Nyt on keksitty, että korkeassa paineessa proteiinien kitcytymisnopeus 25 kasvaa voimakkaasti. Esimerkiksi glukoosi-isomeraasi kiteytyy 2000 barin paineessa muutamassa minuutissa, kun normaalipaineessa kuluu useita tunteja. Hyvin suuria paineita ei kuitenkaan kannata käyttää, koska proteiinien inaktivoitumis- ja denaturoitumisnopeus on silloin liian suuri; esimerkiksi glukoosi-isomeraasi muodostaa amorfista, niukkaliukoista massaa paineen 30 ollessa yli noin 3000 bar.It has now been found that at high pressure the rate of protein shrinkage 25 increases sharply. For example, glucose isomerase crystallizes at a pressure of 2000 bar in a few minutes after several hours at normal pressure. However, very high pressures should not be used because the rate of inactivation and denaturation of the proteins is then too high; for example, glucose isomerase forms an amorphous, sparingly soluble mass at a pressure of more than about 3000 bar.
On yllättävää, että korkean paineen avulla saadaan aikaan suurimole-.* . kyylisen aineen kiteytyminen. Onhan proteiinimolekyyli mekaanisesti sangen • ; "heikko", eli se deformoituu helposti, ja kuten edellä mainittiin, se saattaa jopa 35 muuttua irreversiibelisti, eli denaturoitua. Siten ei ollut odotettavissa, että kor- 2 88510 kean paineen avulla muodostuu pysyviä kiteitä.It is surprising that high pressure results in high molecular weight. crystallization of the native substance. After all, a protein molecule is mechanically quite •; "weak", i.e., it deforms easily, and as mentioned above, it may even irreversibly change, i.e., be denatured. Thus, it was not expected that permanent crystals would form with the high pressure of 2 88510 k
Menetelmän yleinen suodtusperiaate on seuraava. Valmistetaan proteiinista ylikylläinen liuos jollakin sinänsä yleisesti tunnetulla tavalla. Sitten 5 tämä ylikylläinen liuos siirretään painekammioon ja puristetaan korkeaan paineeseen, jolloin proteiinista osa kiteytyy.The general filtration principle of the method is as follows. A supersaturated solution of the protein is prepared in a manner generally known per se. This supersaturated solution is then transferred to a pressure chamber and pressed under high pressure, whereby part of the protein crystallizes.
Suoritettujen koesaijojen perusteella voidaan päätellä, että proteiinin ki-teytymisnopeus on käytetyn paineen jatkuva funktio. Kuitenkin paineen koho-10 tessa yli 3000 barin alkaa ilmestyä amorfista saostumaa kiteiden lisäksi.Based on the experimental runs performed, it can be concluded that the rate of crystallization of the protein is a constant function of the pressure applied. However, as the pressure rises above 10,000 bar, an amorphous precipitate begins to appear in addition to the crystals.
Amorfisen sakan ilmestyminen ja ilmeinen proteiinimolekyylin rakenteen vaurioituminen katsotaan epäedulliseksi tässä yhteydessä. Näinollen on havaittavissa kiteyttämisen kannalta edullinen painealue, joka esimerkkitapauksissa on 1000 ja 2500 barin välillä.The appearance of an amorphous precipitate and obvious damage to the structure of the protein molecule is considered disadvantageous in this context. Thus, a pressure range favorable for crystallization is observed, which in the exemplary cases is between 1000 and 2500 bar.
1515
Korkeapaineessa aikaansaadut kiteet olivat samanmuotoisia kuin vastaavasta liuoksesta normaalipaineessa valmistetut kiteet Korkeapaineessa valmistetut kiteet olivat säilyviä ja kasvoivat normaalipaineeessa, jos ympäröivä liuos oli ylikyllästynyt.The crystals obtained under high pressure were similar in shape to the crystals prepared from the corresponding solution at normal pressure. The crystals prepared under high pressure were stable and grew at normal pressure if the surrounding solution was supersaturated.
2020
Esimerkkisuorituksissa käytetty menetelmä glukoosi-isomeraasin osalta oli seuraava.The method used in the exemplary embodiments for glucose isomerase was as follows.
Valmistettiin ensiksi glukoosi-isomeraasia seuraavasti. Tämä entsyymi, 25 D-ksyloosi isomeraasi (D-ksyloosi ketoli-isomeraasi, EC 5.31.1.5), on teolli suudessa käytetyltä nimeltään glukoosi-isomeraasi, ja se valmistetaan teollisessa mittakaavassa fermentoimalla Streptomyces rubiginosusta käyttäen. Fermentaation jälkeen liuos suodatetaan kirkkaaksi, ja konsentroidaan ultrasuodatuksella. Ammoniumsulfaattia (10 g/kuutiodesimetri) lisätään 30 glukoosi-isomeraasin kiteyttämiseksi. Kiteet erotetaan sentrifugoimalla.First, glucose isomerase was prepared as follows. This enzyme, 25 D-xylose isomerase (D-xylose ketol isomerase, EC 5.31.1.5), is known in the industry as glucose isomerase and is produced on an industrial scale by fermentation using Streptomyces rubiginosus. After fermentation, the solution is filtered clear, and concentrated by ultrafiltration. Ammonium sulfate (10 g / cubic decimeter) is added to crystallize glucose isomerase. The crystals are separated by centrifugation.
Tällainen glukoosi-isomeraasi on teollisessa käytössä kauppanimeltään Spezyme. Tarkka valmistusmenetelmä on esitetty patentissa "Visuri K, Stable glucose isomerase concentrate and a process for the preparation thereof, U.S.Pat. No. 4699882,1987".Such a glucose isomerase is used in industry under the trade name Spezyme. The exact method of preparation is disclosed in "Visuri K, Stable glucose isomerase Concentrate and a process for the preparation thereof, U.S. Patent No. 4,699,882,1987".
35 3 8851035 3 88510
Liuotettiin glukoosi-isomeraasia 45-55 gramman määrä kuivaksi proteiiniksi laskettuna yhteen litraan 10% ammoniumsulfaatin vesiliuosta 50 °C lämpötilassa. liuos suodatettiin suodatinpaperin tai membraanisuotimen avulla 0,45 mikrometrin suodattimella mahdollisimman kirkkaaksi, jotta se ei sisäl-5 täisi kidealkioita tai hiukkasia, jotka voivat toimia kiteytymiskeskuksina. Liuos jäähdytettiin 15 °C lämpötilaan ja osa siitä siirrettiin painekammioon. Liuosta puristettiin kammiossa 500-4000 barin paineessa 2-30 minuutin ajan. Puristuksen päätyttyä kammio avattiin ja liuoksesta erotettiin välittömästi kiteet suodattamalla tai sentrifugoimalla. Liuoksen jääneen proteiinin pitoisuus määritettiin 10 ja huokoisuuden alenemasta laskettiin Iddesaanto. Kiteiden laatu todettiin mik- roskopoimalla ja valokuvaamalla mikroskooppikameralla. Yhteenveto kokeiden tuloksista on esimerkkitaulukossa. Vertailun vuoksi samalla tavoin tutkittiin se osa liuoksesta, joka jätettiin normaalipaineeseen.Glucose isomerase was dissolved in an amount of 45-55 grams of dry protein per liter of 10% aqueous ammonium sulfate at 50 ° C. the solution was filtered through a 0.45 micron filter with filter paper or a membrane filter to make it as clear as possible so that it did not contain crystalline embryos or particles that could act as crystallization centers. The solution was cooled to 15 ° C and part of it was transferred to a pressure chamber. The solution was compressed in a chamber at a pressure of 500-4000 bar for 2-30 minutes. At the end of the compression, the chamber was opened and the crystals were immediately separated from the solution by filtration or centrifugation. The residual protein content of the solution was determined to be 10, and the Iddesa yield was calculated from the decrease in porosity. The quality of the crystals was determined by microscopy and photography with a microscope camera. The results of the experiments are summarized in the example table. For comparison, the part of the solution left at normal pressure was examined in the same way.
15 Keksinnön mukaista menetelmää valaisevat yksityiskohtaisemmin seuraavat suoritusesimerkit.The method according to the invention is illustrated in more detail by the following embodiments.
Esimerkki IExample I
20 Glukoosi-isomeraasin kiteytys.20 Crystallization of glucose isomerase.
Käytettiin kuvan 1 mukaista kiteytintä, jonka pääkomponentit olivat sylinterinmuotoinen terässäiliö, (sisähalkaisija oli 40 mm ja tilavuus 50 kuutiosenttimctriä), säiliöön menevä mäntä ja säiliötä ympäröivä vesivaippa, 25 jonka avulla säiliö termostoitiin lämpötilaan 15 °C. Lisäksi säiliöön oli kytketty lämpö- ja paineanturit, joiden lukemat johdettiin piirturille.A crystallizer according to Figure 1 was used, the main components of which were a cylindrical steel tank (inner diameter 40 mm and volume 50 cc), a piston going into the tank and a water jacket surrounding the tank, by means of which the tank was thermostated to 15 ° C. In addition, heat and pressure sensors were connected to the tank, the readings of which were fed to a plotter.
Valmistettiin glukoosi-isomeraasiliuos liuottamalla 11 g glukoo-.; : si-isomeraasia 200 ml:aan diammoniumsulfaattiliuosta, jonka pitoisuus oli 10 30 p-%, 50 °C lämpötilassa Oiuoksen glukoosi-isomeraasipitoisuus oli silloin noin .: 55 g/1). Liuos jäähdytettiin nopeasti 15 °C:een, ja noin 50 ml erä panostettiin kiteyttimen terässäiliöön, ilmattiin ja nostettiin paine hydraulisesti arvoihin . jotka olivat välillä 1000 ja 4000 bar. Kiteytysajat olivat välillä 2 ja 30 ' I minuuttia.A glucose isomerase solution was prepared by dissolving 11 g of glucose .; : isomerase in 200 ml of a diammonium sulphate solution with a concentration of 10 to 30% by weight at 50 [deg.] C. The glucose isomerase content of the solution was then about 55 g / l). The solution was rapidly cooled to 15 ° C, and a batch of about 50 ml was charged to a steel tank of the crystallizer, vented, and pressurized hydraulically. which were between 1000 and 4000 bar. Crystallization times were between 2 and 30 'I minutes.
35 4 8851035 4 88510
Tulokset on esitetty taulukossa I.The results are shown in Table I.
Todettiin, ettei entsyymin aktiivisuus ollut huonontunut.It was found that the activity of the enzyme was not impaired.
Taulukko I Kidesaanto prosentteina koeliuoksen glukoosi-isomeraasista S kunkin kokeen päättyessä. Glukoosi-isomeraasipitoisuus kokeen alussa oli noin SS g/1.Table I Crystal yield as a percentage of test solution glucose isomerase S at the end of each experiment. The glucose isomerase concentration at the beginning of the experiment was about SS g / l.
Kiteytysaika Isomeraasia Paine koeliuoksessa ____ ___1 bar 1000 bar 1500 bar 2000 bar min__gΛ__%__%__%__% 2 51,91 2,0 3 52,32 1,1 9,6 5 56,45 1,7 38,6 5 56,49 54,5 7__50,76__U____56,4 10 48,65 78,9 10 52,51 84,6 12 54,43 1,4 77,2 17 51,86 3,5 73,2 17__54,70__y)____82,4 25 52,91 80,7 30 52,46 2,5 77,9 30 52,11 1,3 57,1 10 53,20 0,1 0,8 15__45,09__1,3 13,0___ 20 50,50 1,3 30,1 20 55,79 3,8 53,55 10 53,40 14,35 15 55,03 0,0 30__52,59__08____ 15 55,48 1,8 30 56,73 0,3 80,65 15 50,63 1,4 _ 16,95 _ 5 88510Crystallization time Isomerase Pressure in test solution ____ ___1 bar 1000 bar 1500 bar 2000 bar min__gΛ __% __% __% __% 2 51.91 2.0 3 52.32 1.1 9.6 5 56.45 1.7 38.6 5 56 , 49 54.5 7__50.76__U ____ 56.4 10 48.65 78.9 10 52.51 84.6 12 54.43 1.4 77.2 17 51.86 3.5 73.2 17__54.70__y) ____ 82, 4 25 52.91 80.7 30 52.46 2.5 77.9 30 52.11 1.3 57.1 10 53.20 0.1 0.8 15__45.09__1.3 13.0 ___ 20 50.50 1.3 30.1 20 55.79 3.8 53.55 10 53.40 14.35 15 55.03 0.0 30__52.59__08 ____ 15 55.48 1.8 30 56.73 0.3 80.65 15 50.63 1.4 _ 16.95 _ 5 88510
Esimerkki 2Example 2
Meneteltiin kuten esimerkissä 1, mutta käytettiin glukoosi-isomeraasiliuosta, jonka entsyymipitoisuus oli noin 70 g/1 (valmistettu liuottamalla 14 g glukoo-5 si-isomeraasia 200 ml:aan diammoniumsulfaattia). Kiteytyslämpötila oli 23 °C. Kiteytysajat olivat välillä 2 ja 20 minuuttia.The procedure was as in Example 1, but using a glucose isomerase solution with an enzyme content of about 70 g / l (prepared by dissolving 14 g of glucose-5 isomerase in 200 ml of diammonium sulfate). The crystallization temperature was 23 ° C. Crystallization times were between 2 and 20 minutes.
Tulokset on esitetty taulukossa Π.The results are shown in Table Π.
Todettiin, ettei entsyymin aktiivisuus ollut huonontunut.It was found that the activity of the enzyme was not impaired.
1010
Taulukko Π Kidesaanto prosentteina koeliuoksen glukoosi-isomeraasista kunkin kokeen päättyessä. Glukoosi-isomeraasipitoisuus kokeen alussa oli noin 70 g/1.Table Π Crystal yield as a percentage of test solution glucose isomerase at the end of each experiment. The glucose isomerase concentration at the beginning of the experiment was about 70 g / l.
_Paine__Kiteytysaika__Kidesaanto _bar__mm__%_ 1000 20 17 2000 20 70 2500 20 49 _1 20 _0 15_Pressure__Crystallization time__Crystal yield _bar__mm __% _ 1000 20 17 2000 20 70 2500 20 49 _1 20 _0 15
Esimerkki 3Example 3
Korkean paineen avulla valmistettujen kiteitten käyttö siemenkiteinä.Use of high pressure crystals as seed crystals.
f\: 20f \: 20
Valmistettiin 1 litra isomeraasiliuosta, jonka isomeraasipitoisuus oli 35 : g/1 kuiva-aineeksi laskettuna. Liuoksesta otettiin 50 ml erä, jota puristettiin painekammiossa 2000 bar paineessa 5 minuutin ajan 15 °C lämpötilassa. Erä otettiin pois painekammiosta, ja todettiin, että siinä olevasta isomeraasista 20 g 25 oli kiteytynyt keskimäärin 10 mikrometrin läpimittaisia kiteitä. Tästä erästä otettiin 1 ml, joka lisättiin 950 ml:aan normalipaineessa olevaa isomeraasiliuosta. Tätä seosta sekoitettiin potkurisekoittajalla siten, että kiteitä ei laskeutunut astian pohjalle (7 cm potkuri, 80 kierrosta minuutissa). Kiteytyminen liuoksessa alkoi välittömästi siemenkiteiden ansiosta, ja 5 tunnin kuluttua ki- 6 88510 teytyminen oli lähes päättynyt (liuoksessa oli jäljellä liukoisena 4 g/1 isome-raasia, eli kiteisenä loput 31 gA). Kiteitä tarkasteltiin mikroskopoimalla ja voitiin todeta, että suurin osa kidemassasta oli 95-120 mikrometrin läpimittaisina kiteinä.1 liter of isomerase solution was prepared with an isomerase content of 35: g / l calculated as dry matter. A batch of 50 ml was taken from the solution and pressed in a pressure chamber at 2000 bar for 5 minutes at 15 ° C. The batch was removed from the pressure chamber and it was found that 20 g of the isomerase contained therein had crystals averaging 10 micrometers in diameter. 1 ml was taken from this batch and added to 950 ml of isomerase solution under normal pressure. This mixture was stirred with a propeller stirrer so that no crystals settled to the bottom of the vessel (7 cm propeller, 80 rpm). Crystallization in solution began immediately due to the seed crystals, and after 5 hours crystallization was almost complete (4 g / l of isomerase remained soluble in solution, i.e. the remaining 31 gA was crystalline). The crystals were examined by microscopy and it was found that most of the crystal mass was in the form of crystals with a diameter of 95-120 micrometers.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI900318A FI88510C (en) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | Process for crystallization of glucose isomerase using high pressure |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI900318 | 1990-01-19 | ||
FI900318A FI88510C (en) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | Process for crystallization of glucose isomerase using high pressure |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI900318A0 FI900318A0 (en) | 1990-01-19 |
FI900318A FI900318A (en) | 1991-07-20 |
FI88510B true FI88510B (en) | 1993-02-15 |
FI88510C FI88510C (en) | 1993-05-25 |
Family
ID=8529744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI900318A FI88510C (en) | 1990-01-19 | 1990-01-19 | Process for crystallization of glucose isomerase using high pressure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI88510C (en) |
-
1990
- 1990-01-19 FI FI900318A patent/FI88510C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI900318A (en) | 1991-07-20 |
FI900318A0 (en) | 1990-01-19 |
FI88510C (en) | 1993-05-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4833233A (en) | Human serum albumin crystals and method of preparation | |
JP3542601B2 (en) | Protein separation | |
EP0540582B1 (en) | Growth hormone crystals and a process for production of these gh-crystals | |
EP0489029A1 (en) | Method for recovery of riboflavin | |
EP0166427A2 (en) | Stable glucose isomerase concentrate and a process for the preparation thereof | |
NO174424B (en) | Procedure for the preparation of disodium cefodizime | |
NO141689B (en) | PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF AMINO ACIDS D - (-) - ALANIN AND D - (-) - VALINE | |
FI88510B (en) | Method for crystallization of glucose-isomerase with the aid of high pressure | |
US20110098493A1 (en) | Method of separating ergosterol | |
JPH08225597A (en) | Manufacturing of stable insulin analogue crystal | |
EP1731556B1 (en) | Biocompatible porous material and process for producing the same | |
JPH04200390A (en) | Production polypeptide by cell-free polypeptide synthesis system | |
US5210023A (en) | Method of purifying ferment-produced riboflavin | |
WO2001046380A1 (en) | Stabilization of wine | |
ES2619848T3 (en) | L-threonine recovery procedure of L-threonine fermentation broth using a non-solvent agent | |
FI78117B (en) | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV ETT STABILT GLUCOSISOMERASKONCENTRAT. | |
EP0450684B1 (en) | A process for the preparation of D-(-)-4-hydroxyphenylglycine and L-(+)-4-hydroxyphenylglycine, starting from D.L.-4-hydroxyphenylglycine | |
Bohdziewicz et al. | Ultrafiltration preparation of pectinolytic enzymes from citric acid fermentation broth | |
EP4043472A1 (en) | Method for preparing disodium 5'-guanylate heptahydrate crystal | |
AU749707B2 (en) | Process of producing tartaric acid from a raw material containing potassium hydrogentartrate | |
FI81582C (en) | Procedure for purifying hemin, new hemin derivative and method for preparing it | |
US7507865B2 (en) | Method for obtaining calcipotriol hydrate | |
Askolin et al. | Purification, crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of the Trichoderma reesei hydrophobin HFBI | |
GB1581824A (en) | Preparation of insulin | |
Saikumar et al. | High Pressure Crystallization of Proteins |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BB | Publication of examined application | ||
MM | Patent lapsed | ||
MM | Patent lapsed |
Owner name: LEISOLA, MATTI Owner name: PALOSAARI, SEPPO Owner name: KAIPAINEN, EERO Owner name: NIEMI, HARRI Owner name: VISURI, KALEVI |