KR100215647B1 - Novel fibrinolytic enzymes and purification method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 망충(Tabanus fulvus)으로부터 분리 정제된 신규의 혈전용해효소 및 이의 정제 방법에 관한 것으로, 본 발명의 신규의 혈전용해효소인 타바나제 I 및 II는 세린계열 단백분해효소로서 분자량이 각각 22,000 달톤 및 27,000 달톤이고 룸브로키나제보다 훨씬 우수한 섬유소 분해능을 나타내며 넓은 범위의 pH에서 안정하다.The present invention relates to a novel thrombolytic enzyme isolated from Tabanus fulvus and a purification method thereof. The novel thrombolytic enzymes of the present invention, tabanase I and II, are serine protease and have a molecular weight, respectively. It is 22,000 Daltons and 27,000 Daltons, showing much better fibrinolysis than Lumbrokinase and stable over a wide range of pH.
Description
본 발명은 신규의 혈전용해효소 및 이의 정제 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 망충(Tabanus fulvus)으로부터 분리 정제된 신규의 혈전용해효소 및 이의 정제 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel thrombolytic enzyme and a purification method thereof, and more particularly to a novel thrombolytic enzyme isolated from Tabanus fulvus and purified method thereof.
심근경색증, 뇌졸중 및 정맥혈전증 등의 혈전성질환은 인류 최대의 사인(死因)으로, 심근경색증이 제 1 사인인 미국이나 유럽 등 서양에서는 이들 질환의 예방과 치료법의 향상을 위해 신약개발 등의 많은 연구노력이 기울여지고 있다. 한국, 중국과 일본등 동양권에서도 뇌졸중이 암과 함께 주요 사인으로 기록되고 있는데, 근래에는 국내에서도 식생활등 생활양식의 서구화와 함께 심근경색증과 정맥혈전증 등의 혈전성질환 또한 급격히 증가하고 있어 이들 질환의 예방과 치료에 대한 범국가적 관심과 대책이 요망되고 있다.Thrombotic diseases such as myocardial infarction, stroke, and venous thrombosis are the largest causes of human death. In the United States and Europe, where myocardial infarction is the first cause, many new drugs have been developed to improve the prevention and treatment of these diseases. Research efforts are being made. Stroke has been recorded as a major cause of death along with cancer in Korea, China, and Japan. Recently, in Korea, thrombotic diseases such as myocardial infarction and venous thrombosis have increased rapidly along with westernization of lifestyles such as eating habits. National interests and measures for prevention and treatment are desired.
현재 혈전성질환의 예방과 치료에는 항응고제, 항혈소판제와 혈전용해제 등이 이용되고 있는데, 항응고제와 항혈소판제는 혈전의 확산을 막을 수는 있으나 이미 형성된 혈전은 용해시킬 수 없는 단점이 있다. 다행히, 최근 혈전의 주요 구성성분인 섬유소를 분해시켜 이미 형성된 혈전을 용해시킬 수 있는 조직형 플라스미노젠 활성화제(tissue-type plasminogen activator, t-PA), 유로키나제형 플라스미노젠 활성화제(urokinase-type plasminogen activator, uPA) 및 스트렙토키나제(streptokinase) 등이 개발되어 혈전성질환의 치료 전망을 밝게 하고 있으며, 특히 t-PA 와 u-PA 의 유전공학적 대량 생산방법이 고안되어 혈전성질환에 대한 치료법의 획기적인 전기를 이루고 있다. 국내에서도 현재 고가의 유전자 재조합 t-PA 가 수입되어 혈전성질환의 치료에 이용되고 있으며, u-PA 는 국내 기술진에 의해 사람의 소변에서 생화학적 방법으로 분리정제되어 치료에 사용되고 있다.Currently, anticoagulants, antiplatelet agents and thrombolytic agents are used for the prevention and treatment of thrombotic diseases. Anticoagulants and antiplatelet agents can prevent the spread of blood clots, but they do not dissolve the formed clots. Fortunately, tissue-type plasminogen activator (t-PA), a urokinase-type plasminogen activator (t-PA) capable of breaking down fibrin, a major component of recent thrombi, to dissolve blood clots already formed. Type plasminogen activator (uPA) and streptokinase have been developed to clarify the prospects for the treatment of thrombotic diseases, and in particular, genetic engineering mass production methods of t-PA and u-PA have been devised for the treatment of thrombotic diseases. Has made a breakthrough electricity. In Korea, expensive recombinant t-PA is currently imported and used for the treatment of thrombotic diseases. U-PA is separated and purified from human urine by biochemical methods and used for treatment.
동양권에서는 동의학 및 민간요법에서 다수의 천연물과 생약이 각종 혈전성질환의 치료에 이용되고 있지만 체계적이고 과학적인 연구가 병행되고 있지 않은 실정이므로, 이들 약제들의 효과에 관한 과학적인 검정, 섬유소 용해 성분의 분리정제기술 확립 및 이러한 연구를 통한 신약개발의 노력 등이 필요하다. 실제로 현재 이용되고 있는 몇 가지의 천연물들은 항혈전성분이 함유되어 있을 것으로 생각되며, 따라서, 신약으로 개발될 가능성도 높을 것으로 기대되고 있다. 현재, 세계 각국에서는 혈전성 질환의 치료제 개발에 막대한 연구비와 노력을 투입하고 있으며, 성공할 경우 인류의 건강 증진에는 물론 개발국의 경제에도 크게 기여할 것으로 생각된다. 이러한 점을 고려할 때 동의학 및 민간요법에서 이용되고 있는 천연물을 대상으로 한 혈전성질환 치료제의 연구 및 개발은 신약개발의 성공 가능성과 투자 연구비의 효율성 및 경제성 측면에서도 상당히 유리하다고 생각되고 있으며, 실제 이러한 치료가 시행되고 있고 사용경험도 풍부한 동양권에서 시급히 추진되어야 할 것이다.In the East, many natural products and herbal medicines are used for the treatment of thrombotic diseases in synonyms and folk remedies. However, scientific and scientific studies on the effects of these drugs are not available. Efforts to establish separate purification technologies and develop new drugs through such research are needed. In fact, some of the natural products currently in use are thought to contain anti-thrombotic components, and therefore, are expected to be developed into new drugs. Currently, many countries are investing enormous research funds and efforts in the development of therapeutic agents for thrombotic diseases. If successful, they will contribute to the health of human beings as well as the economy of developing countries. In light of these considerations, research and development of thrombotic disease therapeutics targeting natural products used in synonymology and folk medicine are considered to be very advantageous in terms of the success of new drug development and the efficiency and economic efficiency of investment research. Treatment should be implemented and urgently needed in the Asian region with rich experience.
이에 본 발명자들은 동의학 및 민간요법에서 항혈전효과가 인지되고 있는 38종의 천연물들에서 섬유소 용해성분을 검색 및 분리하기 위해 노력한 결과, 예로부터 혈전치료제로 사용되어 왔던 생약인 망충(Tabanus fulvus)으로부터 신규의 혈전용해효소들을 분리 정제하는데 성공하여 본 발명을 완성하게 되었다.Thus from the present inventors have anti-thrombotic effect is recognized and the mangchung (Tabanus fulvus) herbal medicines have been used in efforts result, thrombolytic agents from example to retrieve and remove the fibrinolytic components in the 38 kinds of natural products in donguihak and remedies Successfully isolated and purified novel thrombolytic enzymes to complete the present invention.
본 발명의 목적은 신규의 혈전용해효소를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide novel thrombolytic enzymes.
본 발명의 다른 목적은 천연물로부터 상기 신규의 혈전용해효소를 분리 정제하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for separating and purifying the novel thrombolytic enzyme from natural products.
도 1은 망충으로부터 타바나제의 분리 및 정제방법을 개략적으로 나타낸 도이고,1 is a diagram schematically showing a method for separating and purifying tabanase from an insect,
도 2는 망충 추출액을 세파크릴(Sephacryl) S-200 젤 여과 크로마토그래피로 분리한 분획의 섬유소 용해능을 나타낸 것이고,Figure 2 shows the fibrinolytic ability of the fraction separated from the insect extract by Sephacryl S-200 gel filtration chromatography,
도 3은 도 2에서 섬유소 용해능이 높은 분획들을 이온 교환 크로마토그래피로 분리한 분획의 섬유소 용해능을 나타낸 것이고,Figure 3 shows the fiber soluble capacity of the fraction separated by ion exchange chromatography fractions with high fiber soluble in Figure 2,
도 4는 도 3에서 섬유소 용해능이 높은 분획을 소수성 친화 컬럼(토요펄 HW)크로마토그래피로 분리한 분획의 섬유소 용해능을 나타낸 것이고,Figure 4 shows the cellulose soluble capacity of the fraction separated by high hydrophobic affinity column (Toyo Pearl HW) chromatography in Figure 3,
도 5는 도 4의 분획중 섬유소 용해능이 높은 세 종류의 분획을 피브린 오토그래피한 결과를 나타낸 것이고,FIG. 5 shows the result of fibrin autographing three kinds of fractions having high fibrinolytic ability in the fraction of FIG.
도 6은 도 4의 분획 2를 세파덱스(Sephadex) G-75 젤 여과 크로마토그래피로 분리한 분획의 섬유소 용해능을 나타낸 것이고,Figure 6 shows the fibrinolytic capacity of the fraction separated from the fraction 2 of Figure 4 by Sephadex G-75 gel filtration chromatography,
도 7은 도 4의 분획 3을 세파덱스 G-75 젤 여과 크로마토그래피로 분리한 분획의 섬유소 용해능을 나타낸 것이고,Figure 7 shows the fibrinolytic capacity of the fraction obtained by separating fraction 3 of Figure 4 by Sephadex G-75 gel filtration chromatography,
도 8은 도 6과 도 7의 크로마토그램에서 섬유소 용해능이 높은 분획을 전기영동(SDS-PAGE) 및 피브린 오토그래피한 결과를 나타낸 것이고,FIG. 8 shows the results of electrophoresis (SDS-PAGE) and fibrin autographing the fractions having high fibrinolytic ability in the chromatograms of FIGS. 6 and 7,
도 9는 피브린 평판(fibrin plate)에서 타바나제 I 및 II 의 섬유소 용해 활성도를 룸브로키나제(lumbrokinase) 분획 F-III-2와 비교하여 검색한 결과를 나타낸 것이고,FIG. 9 shows the results obtained by comparing fibrinolytic activity of tabanase I and II with lumbrokinase fraction F-III-2 on a fibrin plate. FIG.
도 10은 타바나제 I 의 활성에 대한 pH 및 온도의 영향을 조사한 결과를 나타낸 것이고,Figure 10 shows the results of the investigation of the effect of pH and temperature on the activity of tabanase I,
도 11은 타바나제 II 의 활성에 대한 pH 및 온도의 영향을 조사한 결과를 나타낸 것이고,Figure 11 shows the results of the investigation of the effect of pH and temperature on the activity of tabanase II,
도 12는 여러 가지 섬유소 용해효소들의 시간에 따른 섬유소 용해능의 안정성을 나타낸 것이다.Figure 12 shows the stability of the fibrinolytic ability with various fibrinolytic enzymes over time.
상기 목적에 따라, 본 발명에서는 망충(Tabanus fulvus)으로부터 분리 정제된 혈전용해효소 타바나제 I 및 II 가 제공된다.In accordance with the above object, the present invention provides thrombolytic enzymes tabanase I and II isolated and purified from Tabanus fulvus .
상기 다른 목적에 따라, 본 발명에서는 망충의 생리식염수 추출액에 황산 암모늄을 가하여 침전물을 수득하고; 상기 침전물을 완충용액에 현탁시킨 후 동일 완충용액에서 투석시키고; 투석된 용액을 음이온 교환 수지 컬럼으로 여과하고; 용출된 단백질을 농축한 후 젤 여과 크로마토그래피, 음이온 교환 컬럼 크로마토그래피, 소수친화성 컬럼 크로마토그래피, 및 젤 여과 크로마토그래피를 차례로 수행하는 단계를 포함하는, 신규의 혈전용해효소의 분리 방법이 제공된다.According to the above another object, in the present invention, by adding ammonium sulfate to the physiological saline extract of the insects to obtain a precipitate; The precipitate is suspended in a buffer solution and then dialyzed in the same buffer solution; The dialysed solution is filtered through an anion exchange resin column; A novel method for separating thrombolytic enzymes is provided that includes concentrating an eluted protein and then performing gel filtration chromatography, anion exchange column chromatography, hydrophobic affinity column chromatography, and gel filtration chromatography. .
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 혈전용해효소는 망충(Tabanus fulvus)으로부터 분리되어 본 발명자 등에 의해 타바나제 I 및 II로 각각 명명된 두 종류의 세린 계열 단백분해효소로서, 분자량은 타바나제 I 이 22,000 달톤이고 타바나제 II 가 27,000 달톤이다. 이들의 섬유소 용해 비활성도는 1mg당 30,000 유로키나제 국제단위 이상으로, 현재 이용되고 있는 혈전용해효소인 룸브로키나제(lumbrokinase)의 4,000 유로키나제 국제단위보다 훨씬 높다. 상기 효소들은 pH 4.0 내지 11.0 의 넓은 pH 범위에서 안정하며, 상기 효소의 활성을 위한 적정 pH 는 7.0 내지 9.0 이다.The thrombolytic enzymes of the present invention are two kinds of serine-based proteases that are separated from Tabanus fulvus and named tabanase I and II, respectively, by the present inventors, and have a molecular weight of 22,000 daltons and Banase II is 27,000 Daltons. Their fibrinolytic inactivity is over 30,000 eurokinase international units per mg, much higher than the international unit of 4,000 eurokinase of lumbrokinase, the currently used thrombolytic enzyme. The enzymes are stable over a wide pH range of pH 4.0 to 11.0 and the proper pH for the activity of the enzyme is 7.0 to 9.0.
본 발명의 혈전용해효소들의 아미노 말단 서열은 타바나제 I의 경우에는 N-Asp-Ile-Gly-Asn-Arg-Pro-Ile-Asp-Ile-Gln-Gln-Phe-Arg-Thr-Trp-C 이고, 타바나제 II의 경우에는 N-Asn-Val-Gly-Trp- His-Arg-Ile-Asp-Ser-Gln-C 로서, 현재까지 이러한 N-말단 서열을 갖는 펩티드는 알려져 있지 않다.The amino terminal sequence of the thrombolytic enzymes of the present invention is N-Asp-Ile-Gly-Asn-Arg-Pro-Ile-Asp-Ile-Gln-Gln-Phe-Arg-Thr-Trp- C and N-Asn-Val-Gly-Trp-His-Arg-Ile-Asp-Ser-Gln-C for tabanase II, and to date no peptide with such N-terminal sequence is known.
본 발명의 혈전용해효소들은 망충으로부터 여러 단계의 분리 및 정제과정을 거쳐 얻을 수 있지만, 분리된 효소들의 아미노산 서열을 확인한 후 통상의 화학적 합성법으로 동일한 아미노산 서열을 합성하는 것에 의해서도 제조할 수 있다.The thrombolytic enzymes of the present invention can be obtained through several steps of separation and purification from nematodes, but can also be prepared by synthesizing the same amino acid sequence by conventional chemical synthesis after confirming the amino acid sequence of the separated enzymes.
본 발명에 따라 망충으로부터 혈전용해효소를 분리 정제하는 방법은 다음과 같다.According to the present invention, a method for separating and purifying a thrombolytic enzyme from a nematode is as follows.
망충을 분쇄한 다음 생리식염수를 넣고 밤새 진탕하여 얻은 추출액을 원심분리하고 상층액을 여과한다. 여과액에 황산 암모늄을 넣어 60%로 포화시키고 원심분리하여 생성된 침전물을 소량의 완충용액(0.01 몰 트리스염산, 0.01 몰 염화나트륨, pH 8.0)에 현탁시킨 다음, 동일한 완충용액에서 투석한다.The worms are crushed, and then saline is added and the extract obtained by shaking overnight is centrifuged and the supernatant is filtered. Ammonium sulfate was added to the filtrate and saturated to 60%, and the resulting precipitate was suspended in a small amount of buffer (0.01 mol tris hydrochloric acid, 0.01 mol sodium chloride, pH 8.0), and then dialyzed in the same buffer.
투석된 단백질 용액을 동일한 완충용액으로 미리 평형시킨 음이온 교환 컬럼, 바람직하게는 DE-52 음이온 교환 컬럼에 넣고 동일 완충용액으로 단백질이 더 이상 나오지 않을 때까지 세척한 후, 0.6 몰 염화나트륨을 포함하는 완충용액으로 일시에 단백질을 용출시킨다. 단백질 용출액을 농축한 다음, 젤 여과 컬럼 크로마토그래피에 의해 단백질을 분리하는데, 이때 컬럼으로서는 세파크릴 에스(Sephacryl S)-200을 이용하는 것이 바람직하다. 용출된 분획들은 280nm 에서 흡광도를 측정하고, 섬유소 평판(fibrin plate)을 이용하여 각 분획의 섬유소 용해능을 측정한다.The dialyzed protein solution is placed in an anion exchange column, preferably DE-52 anion exchange column, previously equilibrated with the same buffer, washed with the same buffer until no more protein is present, and then buffered with 0.6 molar sodium chloride. The protein is eluted at once in solution. The protein eluate is concentrated, and then the protein is separated by gel filtration column chromatography, wherein Sephacryl S-200 is preferably used as the column. The eluted fractions were measured for absorbance at 280 nm, and the fibrinolytic ability of each fraction was measured using a fibrin plate.
상기에서 섬유소 용해능이 확인된 분획들을 모아서 음이온 교환 컬럼 크로마토그래피에 의해 단백질을 분리한다. DE-52 컬럼을 사용하는 것이 바람직하고, 0.1 몰 염화나트륨 완충용액과 0.6 몰 염화나트륨 완충용액을 사용한 농도구배 용출을 실시하여 단백질을 용출시킨 후, 용출된 분획들의 흡광도와 섬유소 용해능을 각각 측정한다.The fractions of the fibrinolytic ability identified above are collected to separate proteins by anion exchange column chromatography. It is preferable to use a DE-52 column, and the concentration gradient elution using 0.1 mol sodium chloride buffer and 0.6 mol sodium chloride buffer is performed to elute the protein, and then the absorbance and fibrinolytic ability of the eluted fractions are measured, respectively.
섬유소 용해능이 높게 나타난 분획들을 모아서 30% 황산 암모늄 포화용액으로 만든 다음 소수친화성 컬럼, 바람직하게는 토요펄(Toyopearl HW-55)을 사용하여 크로마토그래피를 수행한다. 황산 암모늄의 농도를 30% 에서 10% 까지 변화시킨 농도구배를 이용하여 단백질을 용출시킨 후, 용출된 분획들의 흡광도와 섬유소 용해능을 각각 측정한다.Fractions with high fibrinolytic ability were collected and made into a 30% saturated ammonium sulfate solution, followed by chromatography using a hydrophobic column, preferably Toyopearl HW-55. The protein was eluted using a concentration gradient of 30% to 10% of ammonium sulfate, and then the absorbance and fiber solubility of the eluted fractions were measured.
섬유소 용해능이 높게 나타난 분획의 섬유소 용해능과 분자량을 확인하기 위하여 피브린 오토그라피(fibrin autography)를 수행한 결과로부터 망충내에 존재하는 섬유소용해성분의 분획을 확인하여 각각 농축시킨 다음, 세파덱스 지(Sephadex G)-75를 이용하여 2회의 젤 여과 크로마토그래피를 각각 수행함으로써 순수 정제할 수 있다.In order to confirm the fibrinolytic ability and molecular weight of the fraction showing high fibrinolytic ability, fibrin autography was performed to confirm the fraction of fibrinolytic components present in the nematode, and then concentrated, respectively, followed by Sephadex paper (Sephadex). Pure purification can be achieved by performing two gel filtration chromatography each with G) -75.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하고자 한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 주어진 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by the following examples. The following examples are given for the purpose of illustrating the invention and do not limit the scope of the invention.
실시예 1: 망충내에 존재하는 혈전 용해 성분의 분리 정제Example 1 Separation and Purification of Thrombolytic Components Existing in a Nematode
망충 300g 을 분쇄한 다음 10 배의 생리식염수를 넣고 4℃에서 밤새 진탕하였다. 이하 모든 과정은 특별한 언급이 없는 한 4℃에서 시행하였다. 진탕액을 5,000rpm 으로 15분간 원심분리한 후 상층액을 분리하여 여과하였다. 여과액에 황산 암모늄을 넣어 60%로 포화시키고 용액을 12,000rpm 에서 30분간 원심분리하였다. 생성된 침전물을 소량의 완충용액(0.01 몰 트리스염산, 0.01 몰 염화나트륨, pH 8.0)에 현탁시킨 다음, 동일한 완충용액에서 투석하였다.300 g of worms were pulverized, and 10 times of saline was added thereto, followed by shaking overnight at 4 ° C. All procedures below were performed at 4 ° C unless otherwise noted. The shake was centrifuged at 5,000 rpm for 15 minutes and the supernatant was separated and filtered. Ammonium sulfate was added to the filtrate and saturated to 60%, and the solution was centrifuged at 12,000 rpm for 30 minutes. The resulting precipitate was suspended in a small amount of buffer (0.01 mol tris hydrochloric acid, 0.01 mol sodium chloride, pH 8.0) and then dialyzed in the same buffer.
투석된 단백질 용액을 동일한 완충용액으로 미리 평형시킨 DE-52 음이온 교환 컬럼에 넣고, 동일 완충용액으로 단백질이 더 이상 나오지 않을 때까지 세척한 후, 0.6 몰 염화나트륨을 포함하는 완충용액으로 일시에 단백질을 용출시켰다. 아미콘을 이용하여 단백질용액을 농축한 다음, 세파크릴 에스(Sephacryl S)-200을 이용한 젤 여과에 의해 단백질을 분리하였다. 용출된 분획들은 280nm 에서 흡광도를 측정하고, 섬유소 평판을 이용하여 각 분획의 섬유소 용해능을 측정하였다(도 2 참조).The dialyzed protein solution was placed in a DE-52 anion exchange column previously equilibrated with the same buffer, washed with the same buffer until no more protein was present, and then the protein was temporarily removed with a buffer containing 0.6 mol sodium chloride. Eluted. Protein solution was concentrated using Amicon, and then protein was separated by gel filtration using Sephacryl S-200. The eluted fractions were measured for absorbance at 280 nm, and the fibrous solubility of each fraction was measured using a fibrous plate (see FIG. 2).
상기에서 섬유소 용해능이 확인된 분획들을 모아서 DE-52 음이온 교환 컬럼을 이용하여 단백질을 분리하였다. 0.1 몰 염화나트륨 완충용액과 0.6 몰 염화나트륨 완충용액으로 농도구배를 형성하여 단백질을 용출시켰으며, 용출된 분획들의 흡광도와 섬유소 용해능을 각각 측정하여 그 결과를 도 3에 나타내었다.The fractions of the fibrinolytic ability confirmed above were collected to separate proteins using a DE-52 anion exchange column. The protein was eluted by forming a concentration gradient with 0.1 mol sodium chloride buffer and 0.6 mol sodium chloride buffer, and the absorbance and fibrinolytic ability of the eluted fractions were measured, respectively, and the results are shown in FIG. 3.
도 3에서 섬유소 용해능이 높게 나타난 분획들을 모아서 30% 황산 암모늄 포화용액으로 만든 다음 소수친화성 컬럼인 토요펄(Toyopearl HW-55)을 사용하여 크로마토그래피를 수행하였다. 황산 암모늄의 포화농도를 30% 에서 10% 까지 변화시키는 농도구배를 이용하여 단백질을 용출시켰으며, 용출된 분획들의 흡광도와 섬유소 용해능을 각각 측정하여 그 결과를 도 4에 나타내었다.Fractions showing high fibrinolytic ability in FIG. 3 were collected and made into a 30% saturated ammonium sulfate solution, followed by chromatography using a hydrophobic column, Toyopearl (Toyopearl HW-55). The protein was eluted using a concentration gradient of 30% to 10% saturation concentration of ammonium sulfate, and the absorbance and fibrinolytic ability of the eluted fractions were measured, respectively, and the results are shown in FIG. 4.
도 4에서 섬유소 용해능이 높게 나타난 분획이 3 종류이므로 이들의 섬유소 용해능과 분자량을 확인하기 위하여 피브린 오토그라피(fibrin autography)를 수행하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5의 결과로부터 분획 2와 3이 망충내에 존재하는 섬유소용해성분임을 확인할 수 있었다.Fibrin autography was performed in order to confirm their fibrinolytic ability and molecular weight since three fractions showed high fibrinolytic ability in FIG. 4, and the results are shown in FIG. 5. From the results of FIG. 5, fractions 2 and 3 were found to be fibrinolytic components present in the nematode.
분획 2와 3을 각각 농축시킨 다음 세파덱스 지(Sephadex G)-75를 이용하여 2회의 젤 여과 크로마토그래피를 각각 수행하였다. 용출된 분획들의 흡광도와 섬유소 용해능을 측정하여 도 6과 도 7에 각각 나타내었다. 그 결과 높은 섬유소 용해능을 나타내는 분획들을 모아서 폴리아크릴아미드 젤 전기영동(SDS-PAGE) 및 피브린 오토그라피를 실시하였다(도 8 참조). 도 8에서, 두 종류의 섬유소용해성분을 확인할 수 있었으며, 분획 2와 분획 3의 아미노기 말단의 서열을 분석한 결과는 각각 하기 서열 1 및 서열 2와 같았다:Fractions 2 and 3 were each concentrated, followed by two gel filtration chromatography using Sephadex G-75, respectively. Absorbance and fibrinolytic ability of the eluted fractions were measured and shown in FIGS. 6 and 7, respectively. As a result, fractions showing high fibrinolytic ability were collected and subjected to polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and fibrin autographing (see FIG. 8). In FIG. 8, two kinds of fibrinolytic components were identified, and the results of analyzing the sequence of the amino terminal ends of Fraction 2 and Fraction 3 were as follows.
N-Asp-Ile-Gly-Asn-Arg-Pro-Ile-Asp-Ile-Gln-Gln-Phe-Arg-Thr-Trp-CN-Asp-Ile-Gly-Asn-Arg-Pro-Ile-Asp-Ile-Gln-Gln-Phe-Arg-Thr-Trp-C
N-Asn-Val-Gly-Trp-His-Arg-Ile-Asp-Ser-Gln-CN-Asn-Val-Gly-Trp-His-Arg-Ile-Asp-Ser-Gln-C
상기 아미노산 서열을 데이타 베이스에서 검색한 결과 이 두가지 물질은 신규의 단백질로 밝혀졌으며, 본 발명자들은 이들을 타바나제(Tabanase) I, II 로 각각 명명하였다. 망충으로부터 타바나제 I, II 를 분리하는 과정은 도 1과 같이 정리할 수 있으며, 각 단계에서 시료의 총 부피, 시료중 단백질량 및 단백질의 회수율 등을 하기 표 1에 나타내었다.Searching the amino acid sequences in the database revealed that these two substances were novel proteins, and we named them Tabanase I and II, respectively. The process of separating the tabanase I, II from the nematode can be summarized as shown in Figure 1, the total volume of the sample, the amount of protein in the sample and the recovery rate of the protein is shown in Table 1 below.
실시예 2Example 2
단일물질로 확인된 타바나제 I 및 II를 사용하여 분자량, 섬유소 용해능에 대한 비활성도, pH 및 온도의 영향, 단백분해효소 억제제에 의한 영향, 및 플라스미노젠에 대한 의존도 등을 조사하였다.Tabanases I and II, identified as monomaterials, were used to investigate molecular weight, specific activity on fibrinolytic ability, pH and temperature effects, effects by protease inhibitors, and dependence on plasminogen.
1. 타바나제의 분자량1. Molecular Weight of Tabanase
타바나제 I, II 의 분자량은 포스포릴라제 b(phosphorylase b, 분자량 97,400 달톤), 우형 혈청 알부민(bovine serum albumin, 분자량 66,200 달톤), 오브알부민(ovalbumin, 분자량 42,699 달톤), 탄산 탈수효소(carbonic anhydrase, 분자량 31,000 달톤), 대두 트립신 억제제(soybean trypsin inhibitor, 분자량 21,500 달톤) 및 라이소자임(lysozyme, 분자량 14,400 달톤)을 표준으로 하여, 나트륨 도데실 설페이트-폴리아크릴아미드 젤 전기영동(SDS-PAGE)에 의해 결정하였다. 실험은 3회 시행하여 평균값을 구하였으며 표준편차는 500 이하였다. 그 결과, 타바나제 I, II 의 분자량은 각각 22,000 과 27,000 으로 확인되었다.The molecular weights of tabanases I and II are phosphorylase b (molecular weight 97,400 daltons), bovine serum albumin (molecular weight 66,200 daltons), ovalbumin (molecular weight 42,699 daltons), carbonic anhydrase ( sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) based on carbonic anhydrase (molecular weight 31,000 daltons), soybean trypsin inhibitor (molecular weight 21,500 daltons) and lysozyme (molecular weight 14,400 daltons) Determined by. The experiment was performed three times and the average value was calculated. The standard deviation was less than 500. As a result, the molecular weights of tabanase I and II were confirmed to be 22,000 and 27,000, respectively.
2. 섬유소 용해능에 대한 비활성도2. Inactivity to fibrinolytic ability
섬유소 용해능에 대한 비활성도는 섬유소 평판을 사용하여 유로키나제(UK)의 효소활성도를 표준으로 측정하였다. 기존의 섬유소 용해제로서 구인으로부터 분리된 룸브로키나제(lumbrokinase) 분획중 가장 활성도가 높은 것으로 나타난 F-III-2 와 비교하였을 때, 효소 1 mg당 활성도는 타바나제 I은 34,330 UK 국제단위, 타바나제 II는 43,330 UK 국제 단위, 그리고 룸브로키나제는 4,000 UK 국제단위로 각각 나타나, 타바나제 I 및 II의 섬유소 용해능이 훨씬 우수한 것으로 판명되었다(도 9 참조).The specific activity of fibrinolytic activity was measured by standardizing the enzyme activity of urokinase (UK) using a fibrin plate. Compared to F-III-2, the most active of the lumbrokinase fractions isolated from the guin as a conventional fibrinolytic agent, the activity per mg of enzyme was 34,330 UK international units, Banase II appeared in 43,330 UK international units, and lumbrokinase in 4,000 UK international units, respectively, indicating that the cellulose solubles of tabanases I and II were much better (see FIG. 9).
3. pH 및 온도에 의한 영향3. Effect of pH and Temperature
타바나제의 섬유소 용해능에 대한 pH 및 온도의 영향을 조사하기 위해 타바나제를 pH 3.0-12.0, 37℃ 및 60℃에서 2시간동안 각각 배양한 다음, 섬유소 평판 방법으로 섬유소 용해능을 조사하였다. 도 10은 타바나제 I 의 섬유소 용해능에 대한 pH 및 온도의 영향을 나타낸 것이다. 여기에서 보듯이, 타바나제 I 은 pH 4.0-10.7의 범위에서 섬유소 용해능이 안정하고 적정 pH는 7.0-8.6 인 것으로 판명되었으며, 37℃ 에서는 활성도가 그대로 유지되었으나 60℃에서는 섬유소 용해능이 모두 소실되는 것을 알 수 있다.In order to investigate the effect of pH and temperature on the fibrinolytic ability of tabanase, the tabanase was incubated at pH 3.0-12.0, 37 ° C. and 60 ° C. for 2 hours, and then the fibrinolytic ability was examined by the fibrin plate method. . FIG. 10 shows the effect of pH and temperature on fibrinolytic ability of tabanase I. FIG. As can be seen, tabanase I was found to have stable fibrin solubility in the range of pH 4.0-10.7 and a proper pH of 7.0-8.6, and the activity was maintained at 37 ° C, but all of the fibrous solubility was lost at 60 ° C. It can be seen that.
도 11은 타바나제 II 의 섬유소 용해능에 대한 pH 및 온도의 영향을 나타낸 것이다. 여기에서 보듯이, 타바나제 II는 pH 4.0-10.0의 범위에서 섬유소 용해능이 안정하고 적정 pH는 7.0-9.0 인 것으로 판명되었으며, 37℃ 에서는 활성도가 그대로 유지되었으나 60℃에서는 섬유소 용해능이 모두 소실되는 것을 알 수 있다.FIG. 11 shows the effect of pH and temperature on fibrinolytic ability of tabanase II. As can be seen, tabanase II was found to have stable fibrin solubility in the range of pH 4.0-10.0 and a proper pH of 7.0-9.0, and the activity was maintained at 37 ° C, but all of the fibrous solubility was lost at 60 ° C. It can be seen that.
이상의 결과로부터, 타바나제 I, II 의 섬유소 용해능은 pH 에 대해서는 넓은 범위에서 안정하나, 온도에 대해서는 민감한 것으로 나타났다.From the above results, the fibrinolytic ability of tabanases I and II was found to be stable over a wide range with respect to pH, but sensitive to temperature.
4. 단백분해효소 억제제에 의한 영향4. Effect by protease inhibitors
타바나제에 대한 단백분해효소 억제제의 영향은 페닐메틸설포닐 플루오라이드(PMSF), 디소듐 에틸렌디아민테트라아세테이트(EDTA), ε-아미노카프로산(aminocaproic acid), 대두 트립신 억제제, 아프로티닌(aprotinin), 트랜스-4-(아미노메틸)사이클로헥산 카복실산(t-AMCHA) 등을 이용하여 조사하였으며, 섬유소 평판 방법으로 섬유소 용해 활성도를 측정하였다. 단백분해효소 억제제를 첨가하지 않았을 때의 섬유소 용해 활성도와 비교하여 남아 있는 활성도를 측정하여 그 결과를 표 2 에 요약하였다. 표 2 에서 보는 바와 같이, PMSF, 대두 트립신 억제제 및 아프로티닌에 의해 타바나제의 섬유소 용해능이 100% 억제되는 것으로 나타났으며, 따라서 타바나제는 세린 계열 단백분해효소인 것으로 판명되었다.The effects of protease inhibitors on tabanases are: phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF), disodium ethylenediaminetetraacetate (EDTA), ε-aminocaproic acid, soybean trypsin inhibitor, aprotinin ), Trans-4- (aminomethyl) cyclohexane carboxylic acid (t-AMCHA), and the like, and fibrinolytic activity was measured by a fibrin plate method. The remaining activity was measured in comparison with the fibrinolytic activity when no protease inhibitor was added and the results are summarized in Table 2. As shown in Table 2, PMSF, soybean trypsin inhibitor and aprotinin were shown to inhibit 100% of the cellulose soluble ability of tabanase, and thus, it was found that tabanase was a serine protease.
5. 섬유소 용해능에 대한 플라스미노젠의 영향5. Effect of Plasminogen on Fibrin Solubility
타바나제의 섬유소 용해능에 대한 플라스미노젠의 효과를 확인하기 위해 섬유소 평판에 플라스미노젠을 첨가하였을 때와 첨가하지 않았을 때, 타바나제 I 및 II의 활성도를 비교한 결과, 플라스미노젠 첨가에 따른 섬유소 용해능의 차이는 거의 나타나지 않았다.In order to confirm the effect of plasminogen on the fibrinolytic ability of tavanase, the activity of tavanase I and II was compared with and without plasminogen in the fibrous plate, and as a result, plasminogen was added. Differences in the solubility of cellulose were not observed.
6. 섬유소 용해능의 시간에 따른 안정성6. Stability over time of fiber soluble capacity
여러 가지 섬유소 용해효소들의 섬유소 용해능에 대한 비활성도를 섬유소 평판을 이용하여 조사하였고, 그 결과를 표 3에 나타내었다. 하기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 유로키나제형 플라스미노젠 활성화제(u-PA)가 가장 높은 비활성도를, 룸브로키나제(LK)가 가장 낮은 비활성도를 각각 나타내었다.The specific activity of fibrinolytic ability of various fibrinolytic enzymes was investigated using a fibrin plate, and the results are shown in Table 3. As can be seen in the table below, the urokinase type plasminogen activator (u-PA) showed the highest specific activity and the lumpbrokinase (LK) showed the lowest specific activity.
여러 가지 섬유소 용해효소들의 시간에 따른 섬유소 용해능의 안정성을 37℃에서 조사하였고, 그 결과를 초기 비활성도를 100으로 하였을 때 일정 시간 경과후 남아 있는 비활성도의 %로서 도 12에 나타내었다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, t-PA 는 3주 후에 활성도가 거의 소실되고, 4주 후에는 활성도가 완전히 소실되었다. u-PA의 경우에는 활성도가 4주째에 거의 소실되고 5주 후에는 완전히 소실되었다. LK, 타바나제 I(T1) 및 타바나제 II(T2)의 경우에는 5주 후에도 활성도가 각각 처음의 20%, 23% 및 10%까지 남아 있었다.The stability of fibrinolytic ability over time of various fibrinolytic enzymes was investigated at 37 ° C., and the results are shown in FIG. 12 as% of inactivity remaining after a certain time when the initial inactivation was 100. As can be seen in the figure, t-PA almost lost activity after 3 weeks, and activity was completely lost after 4 weeks. In the case of u-PA, activity was almost lost at 4 weeks and completely lost after 5 weeks. For LK, tabanase I (T1) and tabanase II (T2), the activity remained up to 20%, 23% and 10% of the original after 5 weeks, respectively.
상기 결과로부터, u-PA는 초기 활성은 높으나 시간의 경과에 따라 활성이 신속히 소실되므로 안정성이 낮고, LK는 안정성은 높으나 활성도 자체가 낮은 반면, 본 발명의 신규의 혈전용해효소인 타바나제는 활성이 높으면서도 안정성이 높은 우수한 혈전용해효소임을 알 수 있다.From the above results, u-PA has a high initial activity but rapidly loses its activity over time, and thus has low stability, while LK has high stability but low activity itself, while a new thrombolytic enzyme tabanase of the present invention is present. It can be seen that it is an excellent thrombolytic enzyme with high activity and high stability.
본 발명의 신규의 혈전용해효소인 타바나제 II는 활성이 높으면서도 안정성이 높은 우수한 혈전용해효소이다.Tavanase II, a novel thrombolytic enzyme of the present invention, is an excellent thrombolytic enzyme with high activity and high stability.
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