JP3624389B2 - Method for isolating protein from spent culture after culturing BCG bacteria - Google Patents

Method for isolating protein from spent culture after culturing BCG bacteria Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はBCG菌培養液よりBCG菌が排出した蛋白質より有用な蛋白質を単離する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、BCG菌を5週間乃至10週間の長期培養した少量の培養液より、MPB64、MPB70を単離する方法は永井らによって、DEAEセファデックスA−50、及びDEAEセファロースを用いて、単離する方法が1986年4月アメリカン・ソサイエティ・フォ・マイクロバイオロジィ発行、インフェクション・アンド・イムニテイ(American Society for Microbiology)、Vol.52,No.1 p293ー302に発表されている。
また遺伝子工学を用い前記のMPB64蛋白質を製造する方法は、特開平1−247094号特許公開公報によって知られている。
【0003】
然し乍ら、前者の方法は出発物質が長期培養の培養液であり、量も極めて少ない。また後者のものは、宿主にMPB64遺伝子を組み込んで、宿主を培養した後、宿主よりMPB64を取り出す方法であり、その操作は極めて煩瑣である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この発明はBCG菌を培養中に前記菌体が菌体外に排出する300種類にも達する蛋白質の中より、MPB64、MPB70などで代表される有用蛋白質を分離するための方法であり、大量のこれら蛋白質を能率よく単離する方法を市場に提供することであり、併せて、この単離した蛋白質を主剤とする遅延型過敏反応測定用試薬を市場に提供するためである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を達成するために、この方法発明はBCG菌培養後の培養液よりBCG菌を除した残余の培養液を性質の異なるカラムを用い、前記残余の培養液を装填し、緩衝液により溶出して、順次複数箇に分画し、この中より単離すべき蛋白質を含む分画を選択し、この分画液を濃縮した後透析するカラム精製方法を、異なる性質のカラムを用い異なる成分を含有する緩衝液により前記同様のカラム精製方法を少なくとも2回行い、目的の蛋白質を精製する方法において、
出発物質としては前記BCG菌は東京株を用いて培養液中にて8日間培養後、前記BCG菌を集菌した残余の培養液(以下単に使用済み培養液と云う)とし、前記カラム精製方法の前処理として、前記使用済み培養液を40乃至45℃に加温し、これを濾紙により、先ず残存BCG東京菌を除去し、次いで分子量5000以下の蛋白質及び培養液成分を濾別除去し、前記使用済み培養液を濃縮し、次いで、この濃縮液に硫酸アンモニウム(以下単にAS)を60%飽和に加え、全蛋白質を沈殿させ、遠心分離により前記全蛋白質を分離し、この分離した蛋白質を次工程に供給することを特徴とするBCG菌培養後の使用済み培養液より蛋白質を単離する方法とする。
【0006】
前記の課題を達成するために、前記使用済み培養液より蛋白質を単離する方法の前記カラム精製方法の2番目の段階のカラム精製方法において、カラムとして、DEAEセファロースCL−6Bカラムを使用し、緩衝液として、3M(モル)尿素を含む30mMトリス緩衝液(pH7.5)500mlで平衡化して、カラム精製方法の前処理後の蛋白質を供給し、前記と同一の緩衝液にNaClを0乃至200mM加えた緩衝液をNaClの含有濃度を連続的に次第に高めながら濃度の低い方から順に供給し、溶出速度を0.5ml/分として、数区分に分画し、目的蛋白質を含む分画を選択し、
次いで、選択された分画蛋白質を濃縮し、次いで透析する過程において前記尿素を分離する方法であることを特徴とすることが好ましい。
【0007】
また前記の課題を達成するために、この方法発明は、
a.第1段階(前処理工程)
BCG菌東京株を用いて培養液中にて8日間培養後、前記BCG菌を集菌した残余の培養液(以下単に使用済み培養液と云う)を出発物質とし、この使用済み培養液を40乃至45℃に加温し、これを濾紙により、先ず残存BCG東京菌を除去し、次いで分子量5000以下の蛋白質及び培養液成分を濾別除去し、前記使用済み培養液を1/200乃至1/350に濃縮し、
次いで、この濃縮液にASを60%飽和に加え、全蛋白質を沈殿させ、遠心分離により蛋白質を分離し、この分離した蛋白質を次工程に供給する。
b.カラム精製工程
【0008】
第2段階
第1段階による蛋白質をフェニル・セファロースCL−4Bカラム(直径25mm、容積80ml)に装填し、ASを含む10mMトリス塩酸(HCl)緩衝液を、前記AS濃度を順に500mMのAS含有のものから全く含まないものまで段階的乃至連続的に濃度を低めながら全量で450乃至600mlをAS濃度の高い方から供給し、溶出液を順次10mlずつ分画する。
各分画より10μlずつサンプリングしたものにバイオ−ラッドプロテインアッセイ試薬50μlを混合し、吸光度を測定し、溶出パターンを求め、更に電気泳動により、目的の分子量の蛋白質が含まれる分画を選択し、この分画の溶出液を濃縮し、更に透析する。
【0009】
第3段階
前記第2段階で濃縮した液を、3M尿素で平衡化したDEAEセファロースCL−6Bカラム(直径15mm、容量75ml)を用い、30mMトリス−HCl緩衝液にNaClを0乃至200mM加えた緩衝液をNaClの含有濃度を連続的に高めながら供給し、
溶出速度を0.5ml/分として、溶出液を分画する。
次いで第2段階と同様に吸光度を測定して溶出パターンを求め、目的の蛋白質を含む分画を選択し、次いで、選択された分画蛋白質を濃縮し、濃縮蛋白質液とする。
【0010】
第4段階
前段階で得られた濃縮蛋白質液を10%エチレングリコール(EG)及びNaClを含む500mlの10mMのトリス−HCl緩衝液で平衡化したセファクリルS200HRカラムを用い、平衡化に用いたのと同じ緩衝液で溶出し、順次分画する。
次いで第3段階と同様に吸光度を測定して溶出パターンを求め、目的の蛋白質を含む分画を選択し、次いで、選択された分画蛋白質を濃縮し、透析し濃縮蛋白質液とする。
【0011】
第5段階
第4段階の濃縮蛋白質液を尿素を含まないDEAEセファロースCL−6Bカラムを30mMトリス−HCl緩衝液(pH8.7)500mlで平衡化したものを用い、30mMトリス−HCl緩衝液(pH8.7)にNaClを50mM乃至100mMまで連続的に濃度を上昇させた溶出液で溶出し、順次分画する。
次に前段階と同様の方法により分画を選択し、濃縮及び透析し、目的の蛋白質を得る。
以上第1段階乃至第5段階よりなることを特徴とするBCG菌培養後の使用済み培養液より蛋白質を単離する方法とする。
【0012】
前記の課題を達成するために、前記BCG菌培養後の使用済み培養液より蛋白質を単離する方法の第1段階乃至第5段階の方法において、単離する前記目的蛋白質はMPB64であることを特徴とする場合もある。
【0013】
前記の課題を達成するために、前記BCG菌培養後の使用済み培養液より蛋白質を単離する方法の第1段階乃至第5段階の方法に於いて、単離する前記目的蛋白質はMPB59、MPB64、MPB70及びMPB80であり、これらの内、少なくとも2種の蛋白質を前記第2段階乃至第5段階において、同時間帯に並行して単離する方法であることを特徴とする場合もある。
【0014】
【発明の作用】
請求項1記載の方法発明に於いては、出発物質として、BCG製剤を製造する時に産生されるBCG菌を培養した使用済みの培養液を用い、この中に前記BCG菌より、その菌体外に排出された多種類の蛋白質中より目的の蛋白質を単離するに先立ち、この使用済み培養液を40℃乃至45℃に加温することによって、培養液の粘稠度が低下し、フィルターで濾過する場合に、流動性がよくなり、先ず残存するBCG菌が除かれ、次いで目的の蛋白質の分子量よりも小さい分子量の蛋白質及び培養液成分が短時間で濾過される作用がある。
【0015】
請求項2記載の方法発明に於いては、請求項1記載の発明の作用のほか、カラム精製法の2番目において、DEAEセファロースCL−6Bカラムを使用し、緩衝液として、3M(モル)尿素を含む30mMトリス緩衝液(pH7.5)500mlで平衡化して、カラム精製方法の前処理後の蛋白質を供給し、前記と同一の緩衝液にNaClを0乃至200mM加えた緩衝液をNaClの含有濃度を連続的に次第に高めながら濃度の低い方から順に供給するから、蛋白質に結合もしくは取り込まれている不純物が尿素と結合して、除去される作用をなす。またこの段階の直後において、溶出液を透析することによって、前記尿素は溶出液から除去されて、単離した蛋白質を変化させたり、活性を弱める作用は殆ど起こさせない作用をなす。
【0016】
請求項3記載の発明においては、前記請求項1及び2記載の発明の作用のほか、前述の第1段階乃至第5段階によって、使用済みの培養液より、目的とする蛋白質を純度高く少なくとも一種類、単離する作用をなす。
殊に第2段階に於いて、単離すべき蛋白質が2種以上あるときは、複数の分画をそれぞれ独立に選択し、その後の段階に於いては各分画毎に独立しての精製が可能となる作用をなす。
請求項4記載の発明においては、前記請求項3記載の作用のほか、目的蛋白質としてMPB64を純度高く単離する作用をなす。
【0017】
請求項5記載の発明においては、前記請求項3記載の作用のほか、目的蛋白質として、MPB59、MPB64、MPB70及びMPB80の内の少なくとも2種を第2段階に於いて、それぞれ独立して同時に分画され、その後それぞれの分画された蛋白質毎に同時平行して、それぞれ純度を高く単離する作用をなす。
【0018】
【発明の実施の形態】
材料と方法
培養液:
ソートン(Sauton)合成培養液
使用菌:
日本ビーシージー製造株式会社製の種株たるマイコバクテリュウム・ボビスBCG東京(Mycobacterium bovis BCG Tokyo、以下単にBCG菌と云う)。
前記BCG菌を、前記ソートン培地に移植し、通気しないで37℃で表面培養した。8日目に培養した菌体をワクチン製造用として濾過により、集菌した後の使用済み培養液を集め、出発物質とした。
カラム:
DEAEセファロースCL−6B,セファクリルS200HR,セファロースCL−4B(スエーデン、ウプサラ、ファルマシアLKB社製)を用いた。
【0019】
サンプル濃縮:
ミリポア・ペリコン・カセット・システム(Millipore Pellicon System)XX42PEL60(米国,MA州,ベッドフォード,ミリポア社製)とアミコン(Amicon)YM−3メンブレン(membrane)(米国、MA州、アミコンInc.製)を用いた。
【0020】
2次元電気泳動(以下単に2D−Eと云う):
2D−Eとしてはミリポア・インベスティゲーター(Millipore investigator)2−D電気泳動システムを用いた。
1次元目は5.5%塩基・酸基両性(アンフォライト)混合物を含む9.5M尿素を用いpI3乃至10の範囲,18000V/hrで等電点電気泳動を行った。
2次元目は、12.5%ポリアクリルアミド.ゲル(polyacrylamide gel)を用い16000mWでソディウム・ドデシル・サルフエート−ポリアクリルアミド・ゲル(Sodium dodecyl sulphate−polyacrylamide gel)電気泳動(以下単にSDS−PAGEと云う)を行った。
【0021】
試薬:
ミリポア社製の2−D電気泳動システム用のものを使用した。ゲルは銀染色試薬(日本,東京,第一化学薬品株式会社製,)で染色した。分子量の測定は標準蛋白質(米国,CA州,リッチモンド,バイオラッド・ラボラトリー製)を用いた。
その他の試薬として、特に注意書きのない全ての試薬は和光純薬株式会社製のものを用いた。
【0022】
実施の形態1
次ぎに請求項1乃至請求項5記載の方法発明を含む実施の形態を説明する。
第1段階(前処理)
先ず、前記出発物質たる使用済み培養液を80乃至100リッターを40℃至45℃に温めて、No.2の濾紙(日本,東京,東洋濾紙株式会社製)で濾過し、前記出発物質中に残存するBCG菌体を濾別し、続いて40℃乃至45℃状態のまま、ミリポア・ペリコン・カセット・装置に供給する。
このミリポア・ペリコン・カセットPLCC00005の装置のフィルターはグリセリンや他の培地成分のような分子量5000以下の小さい分子を除くために用いる。
このようにして、最初の出発物質を300乃至400mlに濃縮する。この濃縮は時間を節約するために数区分に分け複数箇の前記ミリポア・ペリコン・カセットPLCC00005を用いて行う場合もある。
【0023】
前述の出発物質たる使用済み培養液は前述の通りの温度の範囲に加温されることにより、粘稠度が低下し、5000以下の分子量の小さい分子のフィルターを通過するのを容易にし、通過時間を短縮するのに役立つ。
濃縮物は更にミリポア・メンブレン・ミリパック60(0.22μmミリポアCo.,製)で再び濾過し、完全にBCG菌体を除去する。
【0024】
濃縮した培養濾液に硫酸アンモニウムを60%飽和に加え、全蛋白質を沈殿させた。この沈殿物混合液をそのまゝ若しくは冷蔵庫で冷却保存した後、6000rpmで遠心分離法により分離し、上清を除去する。
この濃縮物の2D−E(2次元電気泳動)を図1に示す。BCG菌が分泌する蛋白質は等電点、及び分子量により多くの独立したスポットとして散らばっている。例えばMPB64(26kDa)を矢印で示す。
【0025】
第2段階(フェニルセファロースによる蛋白質のアフィニティー[affinity]精製)
第1段階により得た全蛋白の沈殿物をフェニルセファロースCL−4Bカラムに装填する。
このカラムは硫酸アンモニウム(AS)濃度を500mMから全く含まないものまで順次500mM AS:150ml、200mM AS:50ml、100mM AS:150ml、AS:なし120ml、と段階毎に減らした10mMトリスHCl緩衝液を用い室温で溶出した。
【0026】
而して、溶出液を10mlづつ分画する。各分画液より、10μlづつサンプルを採取し、これと5倍稀釈したバイオラッド(Bio−Rad)試薬(Protein Assay Bio-Rad)50μlを混合し、マイクロプレートリーダーで600nmの吸光度を測定する。その溶出パターンの例を図2に示す。
図2において、例えばMPB64のピークは、既に発表されているので、MPB64を精製する場合、MPB64が含まれる分画の推定は、溶出パターン及びSDS−PAGEを用いた分子量によるMPB64の検出を行い、これらが含まれている分画を選択する。
第2段階においては、一つ以上の分画にわたり、目的の蛋白質があるときは、これら複数箇の分画を選択する。
【0027】
SDS−PAGEの具体的な方法としては、グラジエントゲルとして10乃至20%ポリアクリルアミドゲルでマルチゲル・キット(日本,東京,第一化学薬品株式会社製)を用い40mAで、標準の蛋白質例えばMPB64、MPB70と一緒に銀染色試薬で蛋白質を染色して、標準の蛋白質と対応した蛋白質を含む分画を選択する。
目的の蛋白質例えばMPB64を含む分画をアミコンYS−3メンブレンを通して濃縮する。
【0028】
濃縮物はスライド−A−ライザー・カセット(米国,イリノイ州,ロックフォード,ピアス製)に入れ、pH7.5の10mMトリスHCl緩衝液で4℃で一昼夜透析する。
透析した原料はミリポア・ミレックスGVフィルター(0.22μm)を通し、蛋白量はローリー法により定量した。
【0029】
第3段階(尿素を含むDEAE−セファロースカラムによる精製) DEAEセファロースCL−6Bカラム(直径15mm、容積75ml)を用い、これを3M尿素を含む30mMトリス−HCl緩衝液(pH7.5)500mlで平衡化した。
第2段階からの濃縮物を前記DEAEセファロースCL−6Bカラムに供給し、前記平衡化に用いたのと同じ成分の緩衝液に濃度勾配をもったNaCl(0乃至200mM)を加えて溶出する。
【0030】
4℃で1分間に0.5mlの溶出速度として、溶出液をそれぞれ5mlの分画を46乃至100分画する。
この各分画を第2段階と同様の方法により、バイオラッド試薬を用い600nmの吸光度を測定する。その結果は図4に示す通りである。
また分画のサンプルは第2段階と同様SDS−PAGEで目的の蛋白質例えばMPB64を検出し、これに対応する分画を選択し、第2段階と同様に濃縮、透析、及び濾過を行い、目的の濃縮物を得る。前述の透析の過程において、溶出時に添加した尿素成分は除去される。蛋白量も前記第3段階と同様の方法により定量する。
【0031】
第4段階(セファクリルカラムによる精製)
セファクリルS200HRカラム(直径25mm、容積450ml)を低温で10%エチレングリコール及びNaClを含む500mlの10mMトリス−HCl緩衝液(pH7.5)で平衡化する。
第3段階で得た濃縮物を前記セファクリルS200HRカラムに供給し、前記平衡化に用いた同じ緩衝液で1分間に0.5mlの溶出速度で溶出し、順次分画容器に5mlずつ46乃至100に分画し、各分画からのサンプルを第2段階のバイオラッド試薬の代わりにBCA蛋白分析試薬(米国,イリノイ州,ロックフォード,ピアス社製)を用い、第3段階と同様の方法により、562nmの吸光度測定とSDS−PAGEでによって、目的の蛋白質を検出し、此れに対応する分画を選択する(図4参照)。
【0032】
このときのゲルの染色はCBBで染色した後、より感度の高い銀染色することが好ましい。
目的の蛋白質を含む分画を集め、アミコンYM−3メンブレンで濃縮し、4℃で10mMトリス−HCl緩衝液(pH8.7)中で一昼夜透析する。更にこれを0.45μmのミリポアフィルターで濾過する。
回収した蛋白量はローリー法で評価する。
【0033】
第5段階(尿素を含まないDEAE−セファロースカラムによる精製)
精製の最終段階に於いては、尿素を含まない50mMのNaClを含む30mMトリス−HCl緩衝液(pH8.7)で平衡化したDEAEセファロースCL−6Bカラムに、段階4によって回収した蛋白質を供給し、4℃で50乃至100mMの濃度勾配のNaClを含む500mlの30mMトリス−HCl緩衝液で、1分間に0.5mlの溶出速度で溶出し、順次5mlずつ分46乃至100に画する(図5参照)。
【0034】
目的の蛋白質の検出は第3段階と同様の方法で600nmの吸光度及びSDS−PAGEで行う。
前段階同様に目的の蛋白質を含む分画を集め、濃縮し、10mMトリス−HCl緩衝液(pH8.7)中で透析し、ミリポアミレックス−GVフィルター(0.22μmミリポアCo.)で濾過する。
最終回収蛋白量はローリー法で測定する。
【0035】
前述の実施の形態においては、主として、MPB64及びMPB70の単離に就いて説明したが、他の有用な蛋白質を同時に単離する方法も前記請求項1乃至請求項5の発明に含まれる。
これら数種の蛋白質を単離する場合は、第2段階で数種の蛋白質をそれぞれに分離した後の単離は各蛋白質毎に並行して、行なうことは勿論である。つまり、複数の蛋白質を同時並行的に精製することになる。
【0036】
前記の第3段階及び第5段階において、溶出に使用する緩衝液の添加物の濃度は濃度勾配のあるものを説明したが4乃至10段階に分けた段階的な添加物の濃度差のものを順次供給する方法もこの実施の形態に含まれる。
【0037】
実施の形態2
実施の形態1により精製されたMPB59、MPB64、MPB70及びMPB80のうちの一種15mgに対し、リン酸緩衝液2mlに溶解し、これに親水性軟膏0.5g乃至1.5g及びトラガカントゴム粉末少量(0.02乃至0.05g)とを混合し、内径8mm乃至11mmの扁平容器に密封したもの。
前記の各成分、重量及び容量は一例であって限定的な意味はない。
【0038】
実施の形態3
実施の形態1により精製されたMPB59、MPB64、MPB70及びMPB80のうちの一種15mgに、リン酸緩衝液2mlに溶解し、グリセリン1ml、及び/又はポリエチレングリコール10%に混合し、皮膚に貼付してアレルギー反応をテストするパッチテスト(Patch・test)用絆創膏又はアルミニウム皿の中に濾紙が入れてある前記アルミニウム皿の中に、前記蛋白質を含浸した前記濾紙を皮膚に貼付して使用する所謂フインチャンバーに5乃至20μl含浸させたものを、プラスチック容器又は気密性袋に密封したもの。
前記の蛋白質のうち、MPB64、MPB70のそれぞれについて、前記と同様に密封したものを、キットにする場合もある。
【0039】
【発明の効果】
請求項1記載の発明においては、BCG菌培養後の使用済み培養液を出発物質としているから、BCG菌を有効利用する場合は、産業廃棄物の有効利用であり、前記使用済み培養液を40°乃至45°に加温することによって、この使用済み培養液の粘稠が著しく低下するため、濾紙を通り易くなり、処理時間が短くなり、殊に使用済培養液に含まれる粘稠度の高いグリセロールが除去され、以後の取扱が容易になる。またこの程度の加温では蛋白質の力価の劣化を来さない。
【0040】
請求項2記載の発明においては、DEAEセフアロースCL−6Bカラムを使用し、緩衝液として3M(モル)尿素を含む30mMトリス緩衝液(pH7.5)で平衝化した後、同様の尿素を含む緩衝液にNaClを0から200mMまで濃度を次第に高めながら、濃度の低い方から順に供給して、目的の蛋白質を溶出することによって、蛋白質に結合若しくは取り囲まれている不純物が除去され、また、溶出中において、溶出液の中性を保持し、かつその直後の透析及び濾別により、前記尿素は精製蛋白質から除去され、蛋白質に尿素による非可逆的な変性をもたらす影響を最小限に抑制する。
【0041】
請求項3記載の方法においては、前記請求項1及び請求項2記載の発明の効果の外、第2段階の方法を採用することにより、有用な蛋白質を一種又は二種以上の蛋白質に分画することができる。
更に、第3段階以降の方法により、それぞれの蛋白質の純度を向上させる効果を有する。
それぞれ単離された蛋白質は標準の蛋白質と比較して、同一のものと同定され純度も標準のものと同程度のものがそれぞれ得られる。
【0042】
その他、前記に例示していないが、前記の使用済み培養液に含まれる他の防御抗原物質、ツベルクリン(tuberculn)、またミコバクテリア(mycobacteria)の共通抗原などを含む他のミコバクテリア抗原の精製にも適用し得る。
【0043】
請求項4記載の発明においては、請求項1乃至請求項3の効果の外単離する蛋白質がMPB64であるから、単離されたMPB64は、他のMPB70と組み合わせて、活動性結核の発病及びBCG陽性を区別して判断し得ることができる。
【0044】
請求項5記載の発明においては、請求項1乃至請求項4記載の効果の外単離する蛋白質がMPB59、MPB64、MPB70及びMPB80のうちの2種以上の蛋白質を第2段階乃至第5段階の方法により同時間帯に並行して行なう方法であるから、単一の出発物質から有効に2種以上の蛋白質を効率よく、それぞれ単離できる効果を有する。
【0045】
前述の通りの構成、即ち、請求項5の方法で単離したMPB59、MPB64、MPB70及びMPB80のうちの一種をリン酸緩衝液に溶解して、密封してある遅延型過敏反応測定用試薬においてはこの試薬を濾紙などに垂らして、絆創膏で検体の皮膚に貼付たり、前記試薬を皮内注射してその反応を調べることができる。
【0046】
請求項5の方法で単離したMPB59、MPB64、MPB70及びMPB80のうちの一種とリン酸緩衝液及び親水性軟膏剤とが混合して容器に密封しておくと、これを開封し、直ちに検体の皮膚に塗布することによって、その反応を調べることができる。
【0047】
前述の通りの構成、即ち、請求項5の方法で単離したMPB59、MPB64、MPB70及びMPB80のうちの一種15mgに対し、リン酸緩衝液2mlの割合で溶解し、親水性軟膏剤1g及びトラガカントゴム粉末0.04gの割合で混合したものがパッチテスト用絆創膏に含浸させておくと、直ちに検体の皮膚に貼付ることによって、その反応を調べることができ、簡単に反応を調べることができる。
【0048】
請求項5の方法で単離したMPB59、MPB64、MPB70及びMPB80のうちの一種を含浸させた濾紙をプラスチック容器、気密性袋の内の一種の容器に密封しておくと、これを開封し直ちに検体の皮膚に貼付ることによって、その反応を調べることができる。
【0049】
単離したMPB64とMPB70を別々の試薬とし、それぞれ密封しておき、これら二種の試薬の組合せよりなる試薬であるから、これらを組み合わせて使用することによって、活動性結核または菌感染の有無が診断できる。
【0050】
実験例1
実施の形態1の方法により、8日間BCG菌を培養した直後の培養液100リッターを用い、MPB64を単離した場合最終の第5段階において、単離したMPB64を5mg得た。
而して、得られたMPB64及びMPB70をSDS−PAGEを行い、抗MPB64及び抗MPB70抗体を用いたイムノブロッテイング法で試験したところ、それぞれ標準MPB64及びMPB70と同じ反応を示した。
【0051】
実験例2
また、実施の態様1によりMPB64及びMPB70とをそれぞれ単離し、この二種の蛋白質を組み合わせて、それぞれ結核菌に感染させ発病させたモルモット及びBCG菌を接種したモルモットを用意して実験したところ、BCG接種によりツベルクリン陽転したモルモットはMPB64及びMPB70に対して陽性の反応を示し、活動性結核であるものはMPB64に対しては陽性であるが、MPB70に対しては陰性であった。
以上の結果から活動性結核かBCG陽転かが容易に判別できた。
実験例3
MPB59はツベルクリン反応と同様の効果があり、MPB80に付いては、これを含むアレルギーがあるか否かの判断に有効に使用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】2D−E(2次元電気永動)による各種蛋白質の等電点、分子量の分布図である。
【図2】第2段階における各分画の蛋白量による吸光度分布及びSDS−PAGEにより決定された採取分画を示すグラフ。
【図3】第3段階における各分画の蛋白量による吸光度分布及びSDS−PAGEにより決定された採取分画を示すグラフ。
【図4】第4段階における各分画の蛋白量による吸光度分布及びSDS−PAGEにより決定された採取分画を示すグラフ。
【図5】第5段階における各分画の蛋白量による吸光度分布及びSDS−PAGEにより決定された採取分画を示すグラフ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for isolating a useful protein from a protein excreted by BCG bacteria from a culture solution of BCG bacteria.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a method of isolating MPB64 and MPB70 from a small amount of culture solution obtained by culturing BCG bacteria for a long period of 5 to 10 weeks is isolated by Nagai et al. Using DEAE Sephadex A-50 and DEAE Sepharose. The method was published in American Society for Microbiology, Vol. 52, No. 1 p293-302, published in April 1986 by American Society for Microbiology.
A method for producing the MPB64 protein using genetic engineering is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-247094.
[0003]
However, in the former method, the starting material is a culture solution for long-term culture, and the amount is extremely small. The latter is a method in which the MPB64 gene is incorporated into the host, the host is cultured, and then MPB64 is taken out from the host, and the operation is extremely troublesome.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is a method for separating useful proteins typified by MPB64, MPB70, etc. from among 300 kinds of proteins excreted from the cells during cultivation of BCG bacteria. This is to provide the market with a method for efficiently isolating these proteins, and to provide the market with a reagent for measuring delayed type hypersensitivity reactions mainly comprising the isolated protein.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, this method invention uses a column having different properties from the remaining culture solution obtained by removing BCG bacteria from the culture solution after culturing BCG, loads the remaining culture solution, and uses a buffer solution. Elution and fractionation sequentially into multiple parts, select the fraction containing the protein to be isolated from these, concentrate the fraction, and dialyze it. In the method of purifying the target protein by performing the same column purification method at least twice with a buffer solution containing
As a starting material, the BCG bacterium was cultured in a culture solution for 8 days using a Tokyo strain, and the remaining culture solution (hereinafter simply referred to as a used culture solution) from which the BCG bacterium was collected was used. As the pretreatment, the used culture solution is heated to 40 to 45 ° C., and this is first filtered to remove residual BCG Tokyo bacteria, and then the protein having a molecular weight of 5000 or less and the culture solution components are removed by filtration. The spent culture solution is concentrated, then ammonium sulfate (hereinafter simply referred to as AS) is added to the concentrated solution to 60% saturation to precipitate the total protein, and the total protein is separated by centrifugation. It is set as the method of isolating protein from the used culture solution after culture | cultivation of BCG bacteria characterized by supplying to a process.
[0006]
In order to achieve the above object, a DEAE Sepharose CL-6B column is used as a column in the column purification method of the second stage of the column purification method of the method for isolating a protein from the spent culture solution. As a buffer, equilibrate with 500 ml of 30 mM Tris buffer (pH 7.5) containing 3 M (mole) urea, supply the protein after the pretreatment in the column purification method, and add 0 to 0.1 NaCl in the same buffer. The buffer containing 200 mM was supplied in order from the lowest concentration while increasing the NaCl concentration continuously and fractionated into several sections with an elution rate of 0.5 ml / min. Selected,
Then, it is preferable that the urea is separated in the process of concentrating the selected fraction protein and then dialyzing.
[0007]
In order to achieve the above-mentioned problem, this method invention
a. First stage (pretreatment process)
After culturing for 8 days in a culture solution using BCG bacteria Tokyo strain, the remaining culture solution (hereinafter simply referred to as a used culture solution) from which the BCG bacteria have been collected is used as a starting material. The mixture is heated to 45 ° C., and this is first filtered to remove residual BCG Tokyo bacteria, and then the protein having a molecular weight of 5000 or less and the culture solution components are removed by filtration. Concentrated to 350,
Next, AS is added to this concentrated solution to 60% saturation to precipitate the total protein, the protein is separated by centrifugation, and the separated protein is supplied to the next step.
b. Column purification process [0008]
Second stage The protein according to the first stage is loaded onto a phenyl sepharose CL-4B column (diameter 25 mm, volume 80 ml), 10 mM Tris-HCl (HCl) buffer containing AS, and the AS concentration in turn containing 500 mM AS. 450 to 600 ml in total is supplied from the higher AS concentration while decreasing the concentration stepwise or continuously from the one to the one not containing it at all, and the eluate is sequentially fractionated by 10 ml.
10 μl sampled from each fraction was mixed with 50 μl of Bio-Rad protein assay reagent, the absorbance was measured, the elution pattern was determined, and further, the fraction containing the protein of the desired molecular weight was selected by electrophoresis, The eluate of this fraction is concentrated and further dialyzed.
[0009]
Third stage A buffer obtained by adding 0 to 200 mM NaCl to a 30 mM Tris-HCl buffer solution using a DEAE Sepharose CL-6B column (diameter 15 mm, volume 75 ml) equilibrated with 3M urea. Supplying the solution while continuously increasing the NaCl concentration,
The eluate is fractionated at an elution rate of 0.5 ml / min.
Next, as in the second step, the absorbance is measured to obtain an elution pattern, a fraction containing the target protein is selected, and then the selected fractionated protein is concentrated to obtain a concentrated protein solution.
[0010]
Step 4 The concentrated protein solution obtained in the previous step was used for equilibration using a Sephacryl S200HR column equilibrated with 500 ml of 10 mM Tris-HCl buffer containing 10% ethylene glycol (EG) and NaCl. Elute with the same buffer and fractionate sequentially.
Next, as in the third step, the absorbance is measured to determine the elution pattern, the fraction containing the target protein is selected, and then the selected fraction protein is concentrated and dialyzed to obtain a concentrated protein solution.
[0011]
Fifth Stage The concentrated protein solution of the fourth step was prepared by equilibrating a DEAE Sepharose CL-6B column containing no urea with 500 ml of 30 mM Tris-HCl buffer (pH 8.7), and using 30 mM Tris-HCl buffer (pH 8). 7) Elution with NaCl with an elution solution whose concentration is continuously increased from 50 mM to 100 mM, and fractionate sequentially.
Next, a fraction is selected by the same method as in the previous step, concentrated and dialyzed to obtain the target protein.
A method for isolating a protein from a spent culture solution after culturing BCG, characterized by comprising the first step to the fifth step as described above.
[0012]
In order to achieve the above object, in the first to fifth methods of isolating a protein from a spent culture solution after culturing the BCG bacteria, the target protein to be isolated is MPB64. It may be a feature.
[0013]
In order to achieve the above object, in the first to fifth methods of isolating a protein from a spent culture solution after culturing the BCG bacteria, the target protein to be isolated is MPB59, MPB64. MPB70 and MPB80, and in some cases, at least two kinds of proteins are isolated in parallel during the same time period in the second to fifth stages.
[0014]
[Effects of the Invention]
In the method invention according to claim 1, as a starting material, a spent culture solution in which BCG bacteria produced when producing a BCG preparation are cultured is used. Prior to isolating the protein of interest from the various proteins excreted in the medium, the used culture broth is heated to 40 ° C. to 45 ° C., so that the viscosity of the culture broth is reduced. In the filtration, the fluidity is improved, and the remaining BCG bacteria are first removed, and then the protein having a molecular weight smaller than the molecular weight of the target protein and the culture solution components are filtered in a short time.
[0015]
In the method invention according to claim 2, in addition to the action of the invention according to claim 1, in the second column purification method, a DEAE Sepharose CL-6B column is used and 3M (mole) urea is used as a buffer. Equilibrated with 500 ml of a 30 mM Tris buffer solution (pH 7.5) containing the solution, supplied with the protein after the pretreatment in the column purification method, and a NaCl solution containing 0 to 200 mM NaCl in the same buffer solution as above. Since the concentration is supplied in order from the lower concentration while the concentration is gradually increased, impurities bound to or incorporated into the protein are bound to urea and removed. Immediately after this stage, the eluate is dialyzed to remove the urea from the eluate, thereby changing the isolated protein and causing little action to weaken the activity.
[0016]
In the invention described in claim 3, in addition to the effects of the invention described in claims 1 and 2, the target protein is purified from the used culture broth by at least one of the first to fifth steps. Acts to isolate and isolate.
In particular, when there are two or more proteins to be isolated in the second stage, a plurality of fractions are selected independently, and in each subsequent stage, purification is performed independently for each fraction. Makes possible action.
In the invention described in claim 4, in addition to the action described in claim 3, it acts to isolate MPB64 as a target protein with high purity.
[0017]
In the invention of claim 5, in addition to the action of claim 3, as the target protein, at least two of MPB59, MPB64, MPB70 and MPB80 are independently and simultaneously separated in the second stage. And then, in parallel with each fractionated protein, each of them has the effect of isolating with high purity.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Materials and methods Culture medium:
Bacteria used in Sauton synthetic culture:
Mycobacterium bovis BCG Tokyo (hereinafter simply referred to as BCG bacteria), which is a seed strain manufactured by Nippon BCG Manufacturing Co., Ltd.
The BCG bacterium was transplanted to the sorton medium and surface-cultured at 37 ° C. without aeration. Bacterial cells cultured on the 8th day were collected by filtration for vaccine production, and the used culture solution after collection was collected as a starting material.
column:
DEAE Sepharose CL-6B, Sephacryl S200HR, Sepharose CL-4B (Sweden, Uppsala, Pharmacia LKB) were used.
[0019]
Sample concentration:
Millipore Pellicon System XX42PEL60 (Bedford, Millipore, MA, USA) and Amicon YM-3 membrane (Amicon Inc., MA, USA) Using.
[0020]
Two-dimensional electrophoresis (hereinafter simply referred to as 2D-E):
As 2D-E, a Millipore investigator 2-D electrophoresis system was used.
In the first dimension, isoelectric focusing was performed at 18000 V / hr in a range of pI3 to 10 using 9.5 M urea containing a 5.5% base-acid group ampholite mixture.
The second dimension is 12.5% polyacrylamide. Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (hereinafter simply referred to as SDS-PAGE) was performed at 16000 mW using a gel (polyacrylamide gel).
[0021]
reagent:
The one for Millipore 2-D electrophoresis system was used. The gel was stained with a silver staining reagent (Japan, Tokyo, Daiichi Chemical Co., Ltd.). For the measurement of molecular weight, a standard protein (manufactured by Biorad Laboratory, Richmond, CA, USA) was used.
As other reagents, those not particularly noted were those manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
[0022]
Embodiment 1
Next, an embodiment including the method invention according to claims 1 to 5 will be described.
First stage (pretreatment)
First, 80 to 100 liters of the spent culture solution as the starting material is heated to 40 ° C. to 45 ° C. and filtered with No. 2 filter paper (Tokyo, Japan, manufactured by Toyo Filter Paper Co., Ltd.). The remaining BCG cells are separated by filtration, and then supplied to the Millipore, Pellicon, cassette, and apparatus while maintaining the temperature at 40 ° C to 45 ° C.
The filter of this Millipore Pericon Cassette PLCC00005 device is used to remove small molecules with a molecular weight of 5000 or less, such as glycerin and other media components.
In this way, the initial starting material is concentrated to 300-400 ml. In order to save time, this concentration may be performed by dividing into several sections and using a plurality of the above-mentioned Millipore Pellicon cassettes PLCC00005.
[0023]
The spent culture medium as the starting material is heated to the temperature range as described above, thereby reducing the viscosity and facilitating passage through a small molecule filter having a molecular weight of 5000 or less. Helps reduce time.
The concentrate is further filtered through Millipore Membrane Millipak 60 (manufactured by 0.22 μm Millipore Co., Ltd.) to completely remove BCG cells.
[0024]
To the concentrated culture filtrate, ammonium sulfate was added to 60% saturation to precipitate the total protein. The precipitate mixture is cooled and stored in a koji or refrigerator, and then separated by centrifugation at 6000 rpm, and the supernatant is removed.
FIG. 1 shows 2D-E (two-dimensional electrophoresis) of this concentrate. Proteins secreted by BCG are scattered as many independent spots depending on the isoelectric point and molecular weight. For example, MPB64 (26 kDa) is indicated by an arrow.
[0025]
Second stage (protein affinity purification with phenyl sepharose)
The total protein precipitate obtained from the first step is loaded onto a Phenyl Sepharose CL-4B column.
This column uses 500 mM AS: 150 ml, 200 mM AS: 50 ml, 100 mM AS: 150 ml, AS: none 120 ml in order from ammonium sulfate (AS) concentration of 500 mM to not containing 10 mM Tris HCl buffer reduced in each step. Elute at room temperature.
[0026]
Thus, the eluate is fractionated by 10 ml. Samples of 10 μl are taken from each fraction, mixed with 50 μl of 5-fold diluted Bio-Rad reagent (Protein Assay Bio-Rad), and the absorbance at 600 nm is measured with a microplate reader. An example of the elution pattern is shown in FIG.
In FIG. 2, for example, the peak of MPB64 has already been announced. Therefore, when purifying MPB64, the fraction containing MPB64 is estimated by detecting MPB64 based on the elution pattern and molecular weight using SDS-PAGE. Select the fraction containing these.
In the second stage, when there is a target protein over one or more fractions, these plural fractions are selected.
[0027]
As a specific method of SDS-PAGE, a standard protein such as MPB64 and MPB70 is used at a gradient of 10 to 20% polyacrylamide gel and a multi-gel kit (manufactured by Daiichi Chemicals, Tokyo, Japan) at 40 mA. The protein is stained with a silver staining reagent, and a fraction containing a protein corresponding to the standard protein is selected.
A fraction containing the protein of interest such as MPB64 is concentrated through an Amicon YS-3 membrane.
[0028]
The concentrate is placed in a slide-A-riser cassette (Pierce, Rockford, Ill., USA) and dialyzed overnight at 4 ° C. against 10 mM Tris HCl buffer, pH 7.5.
The dialyzed material was passed through a Millipore Millex GV filter (0.22 μm), and the amount of protein was quantified by the Raleigh method.
[0029]
Third stage (Purification by DEAE-Sepharose column containing urea) DEAE Sepharose CL-6B column (diameter 15 mm, volume 75 ml) was equilibrated with 500 ml of 30 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) containing 3 M urea. Turned into.
The concentrate from the second stage is supplied to the DEAE Sepharose CL-6B column, and NaCl (0 to 200 mM) having a concentration gradient is added to the buffer of the same component used for the equilibration and eluted.
[0030]
Elution rate is 0.5 ml per minute at 4 ° C., and the eluate is fractionated 46 to 100 in 5 ml fractions.
The absorbance at 600 nm is measured for each of these fractions using the Bio-Rad reagent in the same manner as in the second step. The result is as shown in FIG.
In the same way as in the second step, the fraction sample is detected by SDS-PAGE to detect the target protein such as MPB64, and the corresponding fraction is selected and concentrated, dialyzed and filtered as in the second step. To obtain a concentrate. In the above dialysis process, the urea component added during elution is removed. The amount of protein is also quantified by the same method as in the third step.
[0031]
Fourth stage (Purification with Sephacryl column)
A Sephacryl S200HR column (25 mm diameter, 450 ml volume) is equilibrated with 500 ml 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) containing 10% ethylene glycol and NaCl at low temperature.
The concentrate obtained in the third step is supplied to the Sephacryl S200HR column, eluted with the same buffer used for equilibration at an elution rate of 0.5 ml per minute, and sequentially 5 to 46 ml in 5 ml portions. The BCA protein analysis reagent (Rockford, Pierce, Illinois, USA) was used in place of the Biorad reagent in the second stage, and the sample from each fraction was prepared in the same manner as in the third stage. The target protein is detected by absorbance measurement at 562 nm and SDS-PAGE, and the fraction corresponding thereto is selected (see FIG. 4).
[0032]
In this case, the gel is preferably stained with CBB and then with silver with higher sensitivity.
Fractions containing the protein of interest are collected, concentrated with Amicon YM-3 membrane, and dialyzed overnight at 4 ° C. in 10 mM Tris-HCl buffer (pH 8.7). This is further filtered through a 0.45 μm Millipore filter.
The amount of recovered protein is evaluated by the Raleigh method.
[0033]
5th stage (purification with DEAE-Sepharose column without urea)
In the final step of purification, the protein recovered in step 4 is fed to a DEAE Sepharose CL-6B column equilibrated with 30 mM Tris-HCl buffer (pH 8.7) containing 50 mM NaCl without urea. Elute with 500 ml of 30 mM Tris-HCl buffer containing NaCl at a concentration gradient of 50 to 100 mM at 4 ° C. at an elution rate of 0.5 ml per minute, and fractionate sequentially into 5 to 46 minutes (FIG. 5). reference).
[0034]
The target protein is detected by absorbance at 600 nm and SDS-PAGE in the same manner as in the third step.
Fractions containing the protein of interest are collected as in the previous step, concentrated, dialyzed in 10 mM Tris-HCl buffer (pH 8.7), and filtered through a Milliporemelex-GV filter (0.22 μm Millipore Co.). .
The amount of final recovered protein is measured by the Raleigh method.
[0035]
In the above-described embodiment, the isolation of MPB64 and MPB70 has been mainly described. However, methods for simultaneously isolating other useful proteins are also included in the inventions of claims 1 to 5.
When isolating these several types of proteins, it is a matter of course that the isolation after separating several types of proteins in the second stage is performed in parallel for each protein. That is, a plurality of proteins are purified simultaneously.
[0036]
In the third stage and the fifth stage described above, the concentration of the buffer additive used for elution has been described as having a concentration gradient, but the concentration of the additive additive in stages divided into 4 to 10 stages. A method of supplying sequentially is also included in this embodiment.
[0037]
Embodiment 2
15 mg of MPB59, MPB64, MPB70 and MPB80 purified according to Embodiment 1 are dissolved in 2 ml of phosphate buffer, and 0.5 g to 1.5 g of hydrophilic ointment and a small amount of tragacanth gum powder (0 0.02 to 0.05 g) and sealed in a flat container having an inner diameter of 8 to 11 mm.
Each of the above-mentioned components, weights and volumes are examples and are not limited.
[0038]
Embodiment 3
15 mg of MPB59, MPB64, MPB70 and MPB80 purified according to Embodiment 1 are dissolved in 2 ml of phosphate buffer, mixed with 1 ml of glycerin and / or 10% of polyethylene glycol, and attached to the skin. A so-called fin chamber in which the filter paper impregnated with the protein is applied to the skin in a patch test patch for testing an allergic reaction or in an aluminum dish in which the filter paper is placed in an aluminum dish. A product impregnated with 5 to 20 μl and sealed in a plastic container or an airtight bag.
Of the above proteins, each of MPB64 and MPB70 sealed in the same manner as described above may be used as a kit.
[0039]
【The invention's effect】
In the invention described in claim 1, since the used culture solution after culturing BCG bacteria is used as a starting material, when BCG bacteria are used effectively, industrial waste is effectively used. By heating at a temperature of from 45 ° to 45 °, the viscosity of the spent culture solution is significantly reduced, so that it becomes easier to pass through the filter paper and the processing time is shortened. High glycerol is removed, making subsequent handling easier. In addition, this level of heating does not cause deterioration of the protein titer.
[0040]
In the invention of claim 2, a DEAE Sepharose CL-6B column is used, and after equilibrating with 30 mM Tris buffer (pH 7.5) containing 3 M (mole) urea as a buffer, the same urea is contained. By gradually increasing the concentration of NaCl from 0 to 200 mM in the buffer solution, supplying impurities in order from the lowest concentration, and eluting the target protein, the impurities bound to or surrounded by the protein are removed, and the elution is performed. In the medium, the neutrality of the eluate is maintained, and the urea is removed from the purified protein by dialysis and filtration immediately thereafter, thereby minimizing the effect of irreversible denaturation of the protein on urea.
[0041]
In the method according to claim 3, in addition to the effects of the inventions according to claim 1 and claim 2, by adopting the method of the second step, the useful protein is fractionated into one or more kinds of proteins. can do.
Furthermore, it has the effect of improving the purity of each protein by the method after the third stage.
Each isolated protein is identified as the same protein with a purity comparable to that of the standard protein as compared with the standard protein.
[0042]
In addition, although not exemplified above, for purification of other mycobacterial antigens including other protective antigenic substances contained in the above-mentioned spent culture medium, tuberculin, and common antigens of mycobacteria Can also be applied.
[0043]
In the invention of claim 4, since the protein to be isolated in addition to the effects of claims 1 to 3 is MPB64, the isolated MPB64 is combined with other MPB70 to cause the pathogenesis of active tuberculosis and BCG positivity can be distinguished and judged.
[0044]
In the invention described in claim 5, in addition to the effects described in claims 1 to 4, the protein to be isolated is selected from two or more proteins of MPB59, MPB64, MPB70 and MPB80 in the second to fifth stages. Since the method is performed in parallel during the same time period, it has the effect of effectively and efficiently isolating two or more proteins from a single starting material.
[0045]
In the reagent for measuring delayed type hypersensitivity reaction as described above, that is, one of MPB59, MPB64, MPB70 and MPB80 isolated by the method of claim 5 is dissolved in a phosphate buffer and sealed. Can hang this reagent on filter paper and apply it to the skin of a specimen with a bandage, or inject the reagent into the skin and examine its reaction.
[0046]
When one of MPB59, MPB64, MPB70 and MPB80 isolated by the method of claim 5 is mixed with a phosphate buffer and a hydrophilic ointment and sealed in a container, the container is opened and the sample immediately The reaction can be examined by applying to the skin.
[0047]
The composition as described above, ie, 15 mg of MPB59, MPB64, MPB70 and MPB80 isolated by the method of claim 5 is dissolved at a rate of 2 ml of phosphate buffer, 1 g of hydrophilic ointment and tragacanth gum When the mixture of the powder of 0.04 g is impregnated into the patch test adhesive bandage, the reaction can be easily examined by immediately applying it to the skin of the specimen.
[0048]
A filter paper impregnated with one of MPB59, MPB64, MPB70 and MPB80 isolated by the method of claim 5 is sealed in a plastic container, a kind of airtight bag, and immediately opened. The reaction can be examined by applying to the skin of the specimen.
[0049]
Since the isolated MPB64 and MPB70 are used as separate reagents, each of which is sealed and composed of a combination of these two kinds of reagents, the presence or absence of active tuberculosis or bacterial infection can be obtained by using these in combination. Can be diagnosed.
[0050]
Experimental example 1
In the final fifth stage, 5 mg of isolated MPB64 was obtained using 100 liters of culture broth immediately after culturing BCG bacteria for 8 days by the method of Embodiment 1.
Thus, when the obtained MPB64 and MPB70 were subjected to SDS-PAGE and tested by immunoblotting using anti-MPB64 and anti-MPB70 antibodies, they showed the same reaction as standard MPB64 and MPB70, respectively.
[0051]
Experimental example 2
In addition, MPB64 and MPB70 were isolated according to Embodiment 1, and these two proteins were combined, and guinea pigs infected with M. tuberculosis and diseased and guinea pigs inoculated with BCG were prepared and tested. Guinea pigs positively converted to tuberculin by inoculation with BCG showed a positive reaction to MPB64 and MPB70, and those with active tuberculosis were positive for MPB64 but negative for MPB70.
From these results, it was easy to distinguish between active tuberculosis and positive BCG.
Experimental example 3
MPB59 has the same effect as the tuberculin reaction, and MPB80 can be used effectively for determining whether there is an allergy including this.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a distribution diagram of isoelectric points and molecular weights of various proteins by 2D-E (two-dimensional electric perturbation).
FIG. 2 is a graph showing the absorbance distribution according to the amount of protein in each fraction in the second stage and the collected fraction determined by SDS-PAGE.
FIG. 3 is a graph showing the absorbance distribution according to the protein amount of each fraction in the third stage and the collected fraction determined by SDS-PAGE.
FIG. 4 is a graph showing the absorbance distribution according to the amount of protein in each fraction in the fourth stage and the collected fraction determined by SDS-PAGE.
FIG. 5 is a graph showing the absorbance distribution according to the protein amount of each fraction in the fifth stage and the collected fraction determined by SDS-PAGE.

Claims (5)

BCG菌培養後の培養液よりBCG菌を除した残余の培養液を性質の異なるカラムを用い、前記残余の培養液を装填し、緩衝液により溶出して、順次複数箇に分画し、この中より単離すべき蛋白質を含む分画を選択し、この分画液を濃縮した後透析するカラム精製方法を、異なる性質のカラムを用い異なる成分を含有する緩衝液により前記同様のカラム精製方法を少なくとも2回行い、目的の蛋白質を精製する方法において、
出発物質としては前記BCG菌は東京株を用いて培養液中にて8日間培養後、前記BCG菌を集菌した残余の培養液(以下単に使用済み培養液と云う)とし、前記カラム精製方法の前処理として、前記使用済み培養液を40乃至45℃に加温し、これを濾紙により、先ず残存BCG東京菌を除去し、次いで分子量5000以下の蛋白質及び培養液成分を濾別除去し、前記使用済み培養液を濃縮し、次いで、この濃縮液に硫酸アンモニウム(以下単にAS)を60%飽和に加え、全蛋白質を沈殿させ、遠心分離により前記全蛋白質を分離し、この分離した蛋白質を次工程に供給することを特徴とするBCG菌培養後の使用済み培養液より蛋白質を単離する方法。
The remaining culture solution obtained by removing BCG bacteria from the culture solution after culturing BCG bacteria is loaded with the remaining culture solution, eluted with a buffer solution, and sequentially fractionated into a plurality of parts. Select the fraction containing the protein to be isolated from the medium, concentrate the fraction and then dialyze the column purification method using the same column purification method with buffers containing different components using different properties of the column. In a method of purifying the target protein at least twice,
As a starting material, the BCG bacterium was cultured in a culture solution for 8 days using a Tokyo strain, and the remaining culture solution (hereinafter simply referred to as a used culture solution) from which the BCG bacterium was collected was used. As the pretreatment, the used culture solution is heated to 40 to 45 ° C., and this is first filtered to remove residual BCG Tokyo bacteria, and then the protein having a molecular weight of 5000 or less and the culture solution components are removed by filtration. The spent culture solution is concentrated, then ammonium sulfate (hereinafter simply referred to as AS) is added to the concentrated solution to 60% saturation to precipitate the total protein, and the total protein is separated by centrifugation. A method for isolating a protein from a spent culture solution after culturing BCG bacteria, characterized by being supplied to a process.
前記カラム精製方法の2番目の段階のカラム精製方法において、カラムとして、DEAEセファロースCL−6Bカラムを使用し、緩衝液として、3M(モル)尿素を含む30mMトリス緩衝液(pH7.5)500mlで平衡化して、カラム精製方法の前処理後の蛋白質を供給し、前記と同一の緩衝液にNaClを0乃至200mM加えた緩衝液をNaClの含有濃度を連続的に次第に高めながら濃度の低い方から順に供給し、溶出速度を0.5ml/分として、数区分に分画し、目的蛋白質を含む分画を選択し、
次いで、選択された分画蛋白質を濃縮し、次いで透析する過程において前記尿素を分離する方法であることを特徴とする請求項1記載のBCG菌培養後の使用済み培養液より蛋白質を単離する方法。
In the column purification method in the second stage of the column purification method, a DEAE Sepharose CL-6B column is used as the column, and the buffer is 500 ml of 30 mM Tris buffer (pH 7.5) containing 3M (mol) urea. Equilibrate and supply the protein after the pre-treatment of the column purification method, and a buffer solution in which NaCl is added in an amount of 0 to 200 mM to the same buffer solution as described above, while increasing the NaCl concentration continuously and gradually from the lower concentration. Sequentially supply, fractionate into several sections with an elution rate of 0.5 ml / min, select the fraction containing the protein of interest,
The protein is isolated from the spent culture solution after culturing BCG according to claim 1, wherein the urea is separated in the process of concentrating the selected fractional protein and then dialysis. Method.
a.第1段階(前処理工程)
BCG菌東京株を用いて培養液中にて8日間培養後、前記BCG菌を集菌した残余の培養液(以下単に使用済み培養液と云う)を出発物質とし、この使用済み培養液を40乃至45℃に加温し、これを濾紙により、先ず残存BCG東京菌を除去し、次いで分子量5000以下の蛋白質及び培養液成分を濾別除去し、前記使用済み培養液を1/200乃至1/350に濃縮し、
次いで、この濃縮液にASを60%飽和に加え、全蛋白質を沈殿させ、遠心分離により蛋白質を分離し、この分離した蛋白質を次工程に供給する。
b.カラム精製工程
第2段階
第1段階による蛋白質をフェニル・セファロースCL−4Bカラム(直径25mm、容積80ml)に装填し、ASを含む10mMトリス塩酸(HCl)緩衝液を、前記AS濃度を順に500mMのAS含有のものから、全く含まないものまで段階的乃至連続的にAS濃度を低めながら、全量で450乃至600ml供給し、溶出液を順次10mlずつ分画する。
各分画より10μlずつサンプリングしたものにバイオ−ラッドプロテインアッセイ試薬50μlを混合し、吸光度を測定し、溶出パターンを求め、更に電気泳動により、目的の分子量の蛋白質が含まれる分画を選択し、この分画の溶出液を濃縮し、更に透析する。
第3段階
前記第2段階で濃縮した液を、3M尿素で平衡化したDEAEセファロースCL−6Bカラム(直径15mm、容量75ml)を用い、30mMトリス−HCl緩衝液にNaClを0乃至200mM加えた緩衝液をNaClの含有濃度を連続的に高めながら供給し、溶出速度を0.5ml/分として、溶出液を分画する。
次いで第2段階と同様に吸光度を測定して溶出パターンを求めて、目的の蛋白質を含む分画を選択し、次いで、選択された分画蛋白質を濃縮・透析し、濃縮蛋白質液とする。
第4段階
前段階で得られた濃縮蛋白質液を10%エチレングリコール(EG)及びNaClを含む500mlの10mMのトリス−HCl緩衝液で平衡化したセファクリルS200HRカラムを用い、平衡化に用いたのと同じ緩衝液で溶出し、順次分画する。
次いで第3段階と同様に吸光度を測定して溶出パターンを求め、目的の蛋白質を含む分画を選択し、次いで、選択された分画蛋白質を濃縮し、透析し濃縮蛋白質液とする。
第5段階
第4段階の濃縮蛋白質液を尿素を含まないDEAEセファロースCL−6Bカラムを30mMトリス−HCl緩衝液(pH8.7)500mlで平衡化したものを用い、30mMトリス−HCl緩衝液(pH8.7)にNaClを50mM乃至100mMまで連続的に濃度を上昇させた溶出液で溶出し、順次分画する。
次ぎに前段階と同様の方法により分画を選択し、濃縮及び透析し、目的の蛋白質を得る。
以上第1段階乃至第5段階よりなることを特徴とするBCG菌培養後の使用済み培養液
より蛋白質を単離する方法。
a. First stage (pretreatment process)
After culturing for 8 days in a culture solution using BCG bacteria Tokyo strain, the remaining culture solution (hereinafter simply referred to as a used culture solution) from which the BCG bacteria have been collected is used as a starting material. The mixture is heated to 45 ° C., and this is first filtered to remove residual BCG Tokyo bacteria, and then the protein having a molecular weight of 5000 or less and the culture solution components are removed by filtration. Concentrated to 350,
Next, AS is added to this concentrated solution to 60% saturation to precipitate the total protein, the protein is separated by centrifugation, and the separated protein is supplied to the next step.
b. Column purification step Second stage The protein from the first stage is loaded on a phenyl sepharose CL-4B column (diameter 25 mm, volume 80 ml), 10 mM Tris-HCl (HCl) buffer containing AS, and the AS concentration in order of 500 mM. While reducing the AS concentration stepwise or continuously from one containing AS to one containing nothing at all, 450 to 600 ml of the total amount is supplied, and the eluate is fractionated in order of 10 ml.
10 μl sampled from each fraction was mixed with 50 μl of Bio-Rad protein assay reagent, the absorbance was measured, the elution pattern was determined, and further, the fraction containing the protein of the desired molecular weight was selected by electrophoresis, The eluate of this fraction is concentrated and further dialyzed.
Third stage A buffer obtained by adding 0 to 200 mM NaCl to a 30 mM Tris-HCl buffer solution using a DEAE Sepharose CL-6B column (diameter 15 mm, volume 75 ml) equilibrated with 3M urea. The solution is supplied while continuously increasing the NaCl concentration, and the eluate is fractionated at an elution rate of 0.5 ml / min.
Next, as in the second step, the absorbance is measured to determine the elution pattern, the fraction containing the target protein is selected, and then the selected fractionated protein is concentrated and dialyzed to obtain a concentrated protein solution.
Step 4 The concentrated protein solution obtained in the previous step was used for equilibration using a Sephacryl S200HR column equilibrated with 500 ml of 10 mM Tris-HCl buffer containing 10% ethylene glycol (EG) and NaCl. Elute with the same buffer and fractionate sequentially.
Next, as in the third step, the absorbance is measured to determine the elution pattern, the fraction containing the target protein is selected, and then the selected fraction protein is concentrated and dialyzed to obtain a concentrated protein solution.
Fifth Stage The concentrated protein solution of the fourth step was prepared by equilibrating a DEAE Sepharose CL-6B column containing no urea with 500 ml of 30 mM Tris-HCl buffer (pH 8.7), and using 30 mM Tris-HCl buffer (pH 8). 7) Elution with NaCl with an elution solution whose concentration is continuously increased from 50 mM to 100 mM, and fractionate sequentially.
Next, a fraction is selected by the same method as in the previous step, concentrated and dialyzed to obtain the target protein.
A method for isolating a protein from a spent culture solution after culturing BCG, characterized by comprising the first to fifth steps.
前記目的蛋白質はMPB64であることを特徴とする請求項3記載の発明のBCG培養後の使用済み培養液より蛋白質を単離する方法。4. The method for isolating a protein from a spent culture solution after BCG culture according to the invention of claim 3, wherein the target protein is MPB64. 前記目的蛋白質はMPB59、MPB64、MPB70及びMPB80であり、これらの内、2種以上の蛋白質を前記第2段階乃至第5段階において、同時間帯に並行して単離する方法であることを特徴とするBCG培養後の使用済み培養液より蛋白質を単離することを特徴とする請求項3記載の発明のBCG培養後の使用済み培養液より蛋白質を単離する方法。The target protein is MPB59, MPB64, MPB70 and MPB80, and among these, two or more proteins are isolated in parallel during the same time period in the second to fifth stages. 4. The method for isolating a protein from a spent culture solution after BCG culture according to claim 3, wherein the protein is isolated from the spent culture solution after BCG culture.
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