KR100294162B1 - Method for producing low molecular weight of heparin by using recombinant heparinase containing a histidine oligopeptide - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for producing low molecular weight of heparin by using a recombinant heparinase containing a histidine oligopeptide is provided, thereby decreasing the immobilization time, storing the heparinase stably stored for a long time and reusing it. CONSTITUTION: The low molecular weight of heparin is produced by preparing an expression vector containing the structural gene of heparinase having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, which contains a gene coding histidine oligopeptide at 5'-terminal; transforming E. coli with the expression vector to produce a E. coli transformant; cultivating the E. coli transformant to produce heparinase containing a histidine oligopeptide; and reacting the heparinase with heparin at 20 to 28 deg.C and pH 5.0 to 8.0 to produce low molecular weight of heparin, in which the expression vector is pE16b-hepa2, the E. coli transformant is E. coli BL21(DE3)(KFCC-10903), and the heparinase is immobilized on a chelating supporter.

Description

히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소를 이용하여 저분자량 헤파린을 제조하는 방법Method for preparing low molecular weight heparin using recombinant heparin degrading enzyme comprising histidine oligopeptide

제 1 도는 본 발명의 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소유전자를 가지는 벡터와 헤파린 분해 효소 유전자를 가지는 벡터 및 그 제조 과정을 나타내는 도면이고;1 is a diagram showing a vector having a heparin degrading enzyme gene comprising a histidine oligopeptide of the present invention, a vector having a heparin degrading enzyme gene, and a manufacturing process thereof;

제 2 도는 본 발명에 따라 제조된 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린을 분해 효소(레인 2)와 헤파린 분해 효소(레인 1)의 SDS-PAGE(폴리아크릴아미드 겔전기영동법)분석 결과를 나타내는 사진이고,2 is a photograph showing the results of SDS-PAGE (polyacrylamide gel electrophoresis) analysis of a heparin comprising a histidine oligopeptide prepared according to the present invention, a degrading enzyme (lane 2) and a heparin degrading enzyme (lane 1),

제 3A 도는 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해효소의 최적 pH를 나타낸 그래프이고,3A is a graph showing the optimal pH of heparin degrading enzyme including histidine oligopeptide,

제 3B 도는 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소의 최적 온도를 나타낸 그래프이고,3B is a graph showing the optimum temperature of heparin degrading enzyme including histidine oligopeptide,

제 3C 도는 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해효소의 pH 안정성을 나타낸 그래프이고,3C is a graph showing pH stability of heparin degrading enzyme including histidine oligopeptide,

제 4 도는 CNBr-활성 세파로즈 4B에 고정학된 헤파린 분해 효소(●)와 헤파린 분해 효소(○)의 활성을 비교한 결과를 나타낸 그래프이고,4 is a graph showing the results of comparing the activity of heparin degrading enzyme (●) and heparin degrading enzyme (○) immobilized on CNBr-active Sepharose 4B,

제 5 도는 킬레이팅 지지체에 고정화된 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소(●)와 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소(○)의 활성을 비교한 결과를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the results of comparing the activity of heparin degrading enzyme (●) including histidine oligopeptide immobilized on a chelating support and heparin degrading enzyme (○) including histidine oligopeptide.

산업상 이용 분야Industrial use field

본 발명은 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소를 이용한 저분자량 헤파린을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소의 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 이를 이용하여 제조되는 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소 및 제조된 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 이용하여 헤파린을 효소 분해하여 저분자량 헤파린을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a low molecular weight heparin using a recombinant heparin degrading enzyme comprising a histidine oligopeptide, and more particularly, a recombinant vector comprising a gene of heparin degrading enzyme comprising a histidine oligopeptide, The present invention relates to a method for producing low molecular weight heparin by enzymatically decomposing heparin using a recombinant heparin degrading enzyme comprising a prepared histidine oligopeptide and a heparin degrading enzyme comprising a prepared histidine oligopeptide.

종래기술Prior art

헤파린을 D-글루코사민과 헥사우론산이 α1→4결합으로 형성된 선상 다당류로 된 글루코사미노글리칸이고, 저분자량이 5,000∼30,000으로 그 크기가 다양하며, 그 평균 분자량은 12,000∼15,000이다. 헤파린은 안티트롬빈 Ⅲ에 결합하여 구조적 변화를 일으키게 하여 혈액 응고 기작에 관하여는 효소인 트롬빈, FXa, FIXa, FXIa 그리고 칼리크레인에 작용하여 항응고 작용을 일으키게 하며 특히 이러한 효소들 중 트롬빈에 가장 민감하게 저해를 받는다(J. Hirsh et a1.,Blood, 79, 1-77(1992)). 이러한 헤파린의 생물학적 작용으로 수술 후 혈전 색전증의 예방에 사용되어져 왔으나, 출혈과 같은 부작용이 함께 동반되어 왔다. 이러한 결점을 보완한 것이 저분자량 헤파린이다.Heparin is a glucosaminoglycan consisting of linear polysaccharides in which D-glucosamine and hexauronic acid are formed by α 1 -4 bonds, and have low molecular weights of 5,000 to 30,000, varying in size, and an average molecular weight of 12,000 to 15,000. Heparin binds to antithrombin Ⅲ and causes structural changes, and in anticoagulant action on blood coagulation mechanisms such as thrombin, FXa, FIXa, FXIa and kallikrein, which are particularly sensitive to thrombin. Inhibited (J. Hirsh et al., Blood, 79, 1-77 (1992)). The biological action of heparin has been used to prevent thromboembolism after surgery, but has been accompanied with side effects such as bleeding. Complementing this drawback is the low molecular weight heparin.

저분자량 헤파린은 헤파린의 절편으로서 그 평균 분자량이 4,000-6,500 정도이며 헤파린에 비해 많은 차이점을 가지고 있다. 항응고 기전의 차이는 헤파린이 항-Ⅱ a의 활성과 항-Xa의 활성의 비가 거의 같은 반면 저분자량 헤파린은 헤파린이 트롬빈을 저해시 분자량의 크기에 의존하는 성질로 인해 항-Xa에 대한 항-Xa의 활성이 1 : 2 - 1 : 4 정도로 높게 보여준다.Low molecular weight heparin is a fragment of heparin with an average molecular weight of about 4,000-6,500 and has many differences from heparin. The difference in anticoagulant mechanism is that heparin has almost the same ratio of anti-IIa activity to anti-Xa activity, while low molecular weight heparin is anti-Xa anti-Xa due to its molecular weight-dependent properties when heparin inhibits thrombin. The activity of -Xa is as high as 1: 2-1: 4.

또한 헤파린의 분자량의 차이는 혈장 단백질과 내피세포에 작용하여 중화되는데 영향을 미쳐 저분자량 헤파린은 헤파린에 비해 혈장 단백질, 혈소판, 내피세포에 낮은 비율로 작용하므로써 저분자량 헤파린의 혈장에서 반감기를 훨씬 길게 하여 생물학적 이용효율을 증가시킨다. 특히, 헤파린의 vWF(폰 빌레브란트 인자)와의 상호작용은 vWF 의존성 혈소판 기능을 저해하여 헤파린의 부작용인 출혈 현상을 일으키나 저분자량 헤파린은 vWF에 대한 친화성이 낮으므로 출혈 현상을 감소시킬 수 있다.In addition, the difference in the molecular weight of heparin affects the neutralization of plasma proteins and endothelial cells. The low-molecular-weight heparin acts at a lower rate on plasma proteins, platelets, and endothelial cells than heparin. Increase the bioavailability. In particular, heparin's interaction with vWF (von Willebrand factor) inhibits vWF-dependent platelet function, leading to bleeding as a side effect of heparin, but low-molecular weight heparin may reduce bleeding due to its low affinity for vWF.

이러한 저분자량 헤파린의 생물학적 유용성 때문에 다양한 방법으로 저분자량 헤파린을 헤파린으로부터 제조하는 방법들이 고안되어 만들어져 왔다. 그 방법으로서는 아질산 해중합(解重合), 벤질화 및 알칼리성 해중합, 과산화물적 해중합, 효소적해중합 등의 방법으로 만들어져 왔다.Due to the bioavailability of such low molecular weight heparin, various methods have been devised to make low molecular weight heparin from heparin. The method has been made by nitrous acid depolymerization, benzylation and alkaline depolymerization, peroxide depolymerization, enzymatic depolymerization and the like.

이중 효소적 해중합은 헤파린 분해 효소를 이용하는 방법이다. 헤파린 분해효소는 플라보박테륨 헤파리눔(Flavobacterium heparinum)에서 제조되어지는 효소로서 헤파린의 N-황산염 D-글루코사민과 황산염 D-글루쿠론산(또는 L-이두론산)사이의 글리코사이드 결합에 작용하는 α1-4-제거효소이며, Linker와 Hovingh에 의해 처음으로 분리된 뒤 1993년에 그 유전자가 클로닝되어 대장균에서 발현되었다(R. sassekharah et al.. Proc. Natl. Acad. Sci, USA, 90, 3660-3664(1993)). 이러한 헤파린 분해 효소의 헤파린 분해성을 이용하여 헤파린을 저분자량 헤파린으로 전환시키는 효소로 이용하고 있다.Double enzymatic depolymerization is a method using heparin degrading enzyme. Heparin degrading enzyme is an enzyme produced by Flavoacterium heparinum that acts on glycoside linkage between heparin's N-sulfate D-glucosamine and sulfate D-glucuronic acid (or L-iduronic acid). It is an α1-4-remolytic enzyme, first isolated by Linker and Hovingh, and its gene was cloned and expressed in E. coli in 1993 (R. sassekharah et al. Proc. Natl. Acad. Sci, USA, 90, 3660-3664 (1993). The heparin degradability of the heparin degrading enzyme is used as an enzyme for converting heparin to low molecular weight heparin.

지금까지 헤파린 분해 효소와 헤파린을 함께 반응시켜 저분자량 헤파린으로 만드는 방법과 헤파린 분해 효소를 CNBr-활성을 세파로즈 4B에 고정화하여 헤파린을 분해하는 방법들이 이용되어져 왔다(USP 5,106,734, H.Bernstein et al., Methods Enzym. 137, 515-529(1988)). 특히 헤파린 분해 효소를 고정화시키는 방법은 효소와 헤파린의 반응 뒤 효소를 회수하는데 용이하여 재 사용할 수 있고, 헤파린 분해 효소의 안정성에도 영향을 미쳐 효소 안정화에 크게 도움을 준다.Until now, a method of reacting heparin and heparin together to make low molecular weight heparin and immobilizing heparin by immobilizing the heparin degrading enzyme in Sepharose 4B (USP 5,106,734, H. Bernstein et al. , Methods Enzym. 137, 515-529 (1988). In particular, the method of immobilizing the heparin degrading enzyme can be easily reused to recover the enzyme after the reaction between the enzyme and heparin, and also affects the stability of the heparin degrading enzyme, thereby greatly helping to stabilize the enzyme.

지금까지 헤파린 분해 효소를 고정화하기 위한 지지체로서 CNBr-활성 세파로즈 4B, 염화트레실-활성 세파로즈, 카르비디이미드-, 또는 활성 에스테르-활성 CM-세파로즈, CM-셀룰로스, 폴리아크릴아미드, 에폭시-활성(옥시론) 아크릴 비이드등이 시도되어져 왔으며, 고정화된 헤파린 분해 효소의 가장 높은 활성을 보여준 것은 CNBr-활성 세파로즈 4B이었다(H.Bernstein et a1.,Methods Enzym, 137, 515-529(1988)).To date, as a support for immobilizing heparin degrading enzymes, CNBr-active Sepharose 4B, tresyl chloride-activated Sepharose, carvidimide-, or active ester-active CM-Sepharose, CM-cellulose, polyacrylamide, epoxy Active (oxylon) acryl beads have been tried and the highest activity of immobilized heparin degrading enzyme was CNBr-activated Sepharose 4B (H. Bernstein et a1., Methods Enzym, 137, 515-529 (1988)).

하지만 CNBr-활성 세파로즈 4B에 헤파린 분해 효소를 고정화시키는 방법은 시간이 약 40시간 정도 소요될 뿐만 아니라 CNBr-활성 세파로즈 4B에 헤파린 분해 효소를 고정화시 헤파린 분해 효소의 활성 부위, 또는 활성 부위 근처의 리신 잔기가 있어 상당한 부분의 활성이 소실되기 때문에(Linhart, R.J., et al., Biochim, Biophts. Acta, 702, 192 - 203(1982), V.C.Yang, et al., J. Biol. Chem. 260, 1849 - 1857(1985) 헤파린으로 활성 부위를 보호하기 위해 헤파린을 다량 첨가하여야 하는 단점과 고정화된 헤파린 분해 효소의 활성 감소 등의 단점이 있었다.However, the method of immobilizing heparin degrading enzyme in CNBr-activated Sepharose 4B takes about 40 hours, and the immobilization of heparin degrading enzyme in CNBr-activated Sepharose 4B is not limited to the active site or near the active site of heparin degrading enzyme. Due to the presence of lysine residues, a significant portion of the activity is lost (Linhart, RJ, et al., Biochim, Biophts. Acta, 702, 192-203 (1982), VCYang, et al., J. Biol. Chem. 260 , 1849-1857 (1985) There were disadvantages such as a large amount of heparin added to protect the active site with heparin and a decrease in the activity of immobilized heparin degrading enzyme.

이러한 시간의 소요, 헤파린 첨가, 그리고 헤파린 분해 효소의 활성의 감소 등의 단점을 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 킬레이팅 지지체에 고정화시킴으로써 해결하였다. 또한, 헤파린과 헤파린 분해효소를 용액 상태에서 함께 반응시키고, 저분자량의 혜파린을 분리할 때 헤파린 분해효소를 제거하는 과정의 어려움을 히스티딘 올리고 팹타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 사용하여 킬레이팅 지지체로 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 제거함으로서 저분자량 헤파린의 분리를 용이하게 함으로서 해결하였다,This drawback of time, addition of heparin, and reduction of heparin degrading enzyme activity was solved by immobilizing a heparin degrading enzyme comprising histidine oligopeptide to the chelating support. In addition, heparin and heparin degrading enzymes are reacted together in a solution state, and the difficulty of removing heparin degrading enzymes when separating low molecular weight heparin is a chelating support using a heparin degrading enzyme including histidine oligo fabtide. By removing the heparin degrading enzyme containing histidine oligopeptide, thereby facilitating the separation of low molecular weight heparin.

본 발명의 목적은 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소의 유전자를 포함하는 재조합 벡터 및 이를 이용하여 제조되는 히스티딘 올리고 펩티이드를 재조합 헤파린 분해효소를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a recombinant vector comprising a gene of a recombinant heparin degrading enzyme comprising a histidine oligopeptide and a histidine oligopeptide prepared using the same.

또한, 본 발명은 헤파린 분해 효소를 이용하여 헤파린을 효소 분해하여 저분자량 해파린으로 제조시 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 사용함으로서 용액 상태에서 반응을 끝낸 후 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소의 제거를 용이하게 하고 고정화된 헤파린 분해 효소를 이용할시 헤파린 분해 효소를 고정화하는 기존의 방법보다 시간적, 효율적인 면에서 뛰어난 새로운 헤파린 분해 효소 고정화 방법, 즉 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 킬레이팅 지지체에 고정화하여 헤파린을 효소적 분해하여 저분자량 헤파린을 제조하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention uses a heparin degrading enzyme to enzymatically decompose heparin to prepare a low molecular weight heparin, and then use a heparin degrading enzyme including histidine oligopeptide to terminate the reaction in solution, and then to decompose heparin containing histidine oligopeptide. Killing heparin degrading enzymes, including histidine oligopeptides, which facilitates the removal of enzymes and, in terms of time and efficiency, is superior to existing methods of immobilizing heparin degrading enzymes when immobilized heparin degrading enzymes are used. The purpose of the present invention is to prepare low molecular weight heparin by enzymatically decomposing heparin by immobilization on a rating support.

[발명의 구성][Configuration of Invention]

본 발명자는 상기한 용액상태에서 헤파린과 헤파린 분해 효소의 효소 반응 후 헤파린 분해효소를 제거하는 방법과 헤파린 분해 효소를 고정화하여 헤파린 분해에 이용할시 헤파린 분해 효소의 고정화시의 단점을 극복하기 위한 연구를 계속한 결과 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소 유전자를 가지는 벡터를 제조하였고 이 벡터로 형질전환된 대장균을 사용하여 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 제조하였으며, 제조된 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 헤파린과 용액상태에서 반응시킨 후 킬레이팅 지지체로 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해효소를 킬레이팅 지지체에 고정화하고 이를 이용하여 헤파린을 효소분해하여 저분자량 헤파린을 제조하였다.The present inventors have studied a method for eliminating heparin degrading enzyme after the enzyme reaction of heparin and heparin degrading enzyme in the above solution state, and a study for overcoming the disadvantages of immobilization of heparin degrading enzyme when immobilizing heparin degrading enzyme for use in heparin decomposition. As a result, a vector having a heparin degrading enzyme gene comprising a histidine oligopeptide was prepared, and a heparin degrading enzyme comprising a histidine oligopeptide was prepared using E. coli transformed with the vector, and the prepared histidine oligopeptide was prepared. After heparin degrading enzyme was reacted with heparin in solution, heparin degrading enzyme including histidine oligopeptide was immobilized on the chelating support as a chelating support, and low molecular weight heparin was prepared by enzymatically decomposing heparin.

본 발명은 pET16b의 NcoI 및 BamHI 인식 부위의 사이에 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해효소의 유전자가 삽입된 벡터(pE16b-hepa2)를 제공한다.The present invention provides a vector (pE16b-hepa2) in which the gene of heparin degrading enzyme including histidine oligopeptide is inserted between the NcoI and BamHI recognition sites of pET16b.

그리고 본 발명은 상기한 벡터를 대장균에 도입한 대장균 형질 전환주를 제공한다.The present invention also provides an E. coli transformant, wherein the vector is introduced into E. coli.

상기한 대장균은 BL21(DE3)이 바람직하다.As for E. coli, BL21 (DE3) is preferable.

상기한 pE16b-hepa2벡터로 형질전환된 대장균 BL21(DE3)은 1996년 7월 3일자로 한국종균협회(KFCC)에 수탁번호 KFCC-10903호로 기탁하였다.Escherichia coli BL21 (DE3) transformed with the pE16b-hepa2 vector was deposited with the KFCC-10903 Accession No. KFCC on July 3, 1996.

또한, 본 발명은 상기한 대장균 형질전환주를 이용하여 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 제조하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing a heparin degrading enzyme comprising a histidine oligopeptide using the above E. coli transformant.

그리고 본 발명은 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 고정화시키는 방법을 제공한다.And the present invention provides a method for immobilizing heparin degrading enzyme comprising histidine oligopeptide.

또한, 본 발명은 고정화된 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 이용하여 헤파린을 효소 분해하여 저분자량 헤파린을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing low molecular weight heparin by enzymatically digesting heparin using a heparin degrading enzyme comprising an immobilized histidine oligopeptide.

[실시예]EXAMPLE

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 바람직한 실시예일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention are described. However, the following examples are only preferred examples to aid the understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

Ⅰ. 재료 및 방법I. Materials and methods

1. 사용 균주 및 플라스미드1. Used strains and plasmids

본 연구에서 사용한 발현용 대장균 균주로는 BL21(DE3)을 사용하였고, 일반적인 유전자 조작과 플라스미드 분리를 위하여 사용한 대장균 균주는 DH5α(F_lacZ M15 hsdR17(r_m_) gyrA36)를 이용하였다. 또한 헤파린 분해 효소 유전자를 클로닝하기 위해 사용한 플라스미드로는 pUC19를 이용하였다. 또한 대장균에서 발현용 플라스미드로는 pETlla, pET16b(Novagen사 제품 No. 69436-1, 69662-1)를 이용하였다.The expression E. coli strain used in this study was BL21 (DE3), and the E. coli strain used for general gene manipulation and plasmid separation was DH5α (F _ lacZ M15 hsdR17 (r _ m _ ) gyrA36). In addition, pUC19 was used as a plasmid used for cloning the heparin degrading enzyme gene. In addition, pETlla and pET16b (No. 69436-1, 69662-1 manufactured by Novagen) were used as expression plasmids in E. coli.

2. 제한 효소 및 시약2. Restriction Enzymes and Reagents

DNA 재조합을 위한 제한효소, T4 DNA 리가아제, 송아지-장 알키리성 포스파타제, 리보누클레아제등은 NEB사에서 구입하여 사용하였다. 아가로즈 겔부터 DNA의 분리 정제는 Bio1O1사로부터 GENECLEAN Ⅱ와 MERMAID 키트를 구입하여 사용하였다.Restriction enzymes for DNA recombination, T4 DNA ligase, calf-intestinal alky phosphatase, ribonuclease and the like were purchased from NEB. Separation and purification of DNA from agarose gel was used by purchasing GENECLEAN II and MERMAID kits from Bio1O1.

3.방법3.Method

DNA 재조합 과정은 Maniatis등의 방법(Sambrook, J. et al., Molecular Cloning A Laboratory Manul, 2nd ed(1989))에 준비하였으며, 대장균의 형질전환은 Inoue등의 방법(Inoue, H. et a1., Gene, 96, 23 - 28(1990))에 준하여 행하였다.DNA recombination was prepared by Maniatis et al. (Sambrook, J. et al., Molecular Cloning A Laboratory Manul, 2nd ed (1989)), and E. coli transformation was carried out by Inoue et al. (Inoue, H. et a1. , Gene, 96, 23-28 (1990)).

또한 헤파린 분해 효소의 활성 측정은 UV 232nm를 이용한 방법과 아주르A를 이용한 방법을 이용하였다. UN 232nm을 이용한 방법은 자스코 V-550 분광 측광기에 25℃로 고정된 항온수조와 연결하여 온도를 고정시키고 UV 232nm을 이용하여 시간에 따른 흡광도의 변화 정도를 측정하였다. 헤파린을 50nM 인산나트륨(pH 7.1), 100mM NaCl에 12.5mg/m1 농도로 기질액을 제조하고, 1㎖을 취하여 효소액 일정액을 첨가하여 흡광도 변화를 조사하였다(H.Bernstein et al., Methods Enzym, 137, 515 - 529(1988)). 또한 아주르 A를 이용한 방법은 헤파린과 헤파린 분해 효소를 함께 반응시키고 그 반응액 5㎕를 5ml의 0.02mg/ml 아주르A 염색용액에 첨가하여 현탁하고 620nm에서 흡광도를 측정하여 0 - 8mg 헤파린/ml의 표준곡선을 만들고 비교하여 헤파린의 분해된 양을 측정하었다. 헤파린 분해 효소의 활성은 1시간당 1mg의 헤파린을 분해할 수 있는 헤파린 분해 효소의 양을 1unit로 하였다(P.M. Galliner et a1., Appl. Environ. Microbiol., 41, 360 - 365(1981)).In addition, the activity of heparin degrading enzyme was measured using UV 232nm method and Azur A method. In the method using UN 232nm, the temperature was fixed by connecting a constant temperature bath fixed at 25 ° C. to a Jasco V-550 spectrophotometer and the degree of change in absorbance with time was measured using UV 232 nm. Heparin was prepared in 50 nM sodium phosphate (pH 7.1) and 100 mM NaCl at a concentration of 12.5 mg / m1, and 1 ml of the enzyme solution was added to investigate the change in absorbance (H. Bernstein et al., Methods Enzym, 137, 515-529 (1988). In addition, the method using Azur A is reacted with heparin and heparin degrading enzyme, and 5 µl of the reaction solution is added to 5 ml of 0.02 mg / ml Azur A staining solution and suspended, and the absorbance is measured at 620 nm to measure 0-8 mg heparin / ml. Standard curves were made and compared to determine the amount of degradation of heparin. The activity of heparin degrading enzyme was 1 unit of the amount of heparin degrading enzyme capable of degrading 1 mg of heparin per hour (P.M. Galliner et a1., Appl. Environ. Microbiol., 41, 360-365 (1981)).

항 FXa의 생물학적 활성측정은 NIBSC(National Institute for Biological Standards and Contro1s, London)의 국제 저분자량 헤파린 표준품을 대조구로 사용하여 크로모제닉스사의 COATEST저분자량 헤파린 키트로 측정하였다.The biological activity of anti-FXa was measured by COATEST from Chromogenix using the NIBSC (National Institute for Biological Standards and Contro1s, London) international low molecular weight heparin standard. Measured with a low molecular weight heparin kit.

Ⅲ. F. 헤파리눔으로부터 헤파린 분해 효소 유전자의 클로닝III. Cloning of Heparin Degrading Enzyme Gene from F. Heparinum

밝혀진 헤파린 분해 효소의 염기서열인 유전자 은행 데이터 베이스 접근 No. L12534의 DNA 염기서열(서열목록의 서열번호 1), 이들의 코딩서열(서열번호 2) 및 아니노산서열(서열번호 3)을 바탕으로 헤파린 분해 효소의 5´의 염기서열(서열번호 1의 173번 염기부근)에 상보적이고 NdeI의 제한효소 부위를 첨가시킨 올리고머(올리고머1)와 3´의 염기서열(서열번호 1의 1327번 염기부근)에 상보적인 BanlHI의 제한효소 부위를 첨가시킨 올리고머(올리고머 2)를 합성하였다.Gene bank database approach No. nucleotide sequence of the identified heparin degrading enzyme 5 ′ nucleotide sequence of heparin degrading enzyme (SEQ ID NO: 173) based on the DNA sequence of L12534 (SEQ ID NO: 1 of the Sequence Listing), their coding sequence (SEQ ID NO: 2), and ananoic acid sequence (SEQ ID NO: 3) Oligomer (oligomer 1) complementary to the base of NdeI and the addition of the restriction enzyme site of NdeI (oligomer 1) and oligomer (an oligomer added to the restriction enzyme site of BanlHI complementary to base sequence of 3 ′ (near base 1327 of SEQ ID NO: 1)). 2) was synthesized.

올리고머 1 : 5´-GACATATGAAAAAACAAATTCTA-3´Oligomer 1: 5´-GACATATGAAAAAACAAATTCTA-3´

올리고머 2 : 5´-AGGATCCTTACTATCTGGCAGTTTC-3´Oligomer 2: 5´-AGGATCCTTACTATCTGGCAGTTTC-3´

F. 헤파리눔을 영양브로스로 30℃에서 48시간 배양하고 배양액을 원심분리하여 침전된 균체를 중류수로 현탁하고 균체 현탁액 2㎕와 올리고머 100pmole 10㎕를 함께 PCR(폴리메라제 연쇄 반응) 반응 혼합물로 하여 PCR를 행하였고, PCR 생성물을 얻어 0.8%, 아가로즈 겔에서 전기영동하고 이를 NdeI과 BamHI으로 처리하고 pUC19을 NdeI과 BamHI으로 처리하여 이를 각각 연결하여 pU-hepa2을 제조하였다(제1도).F. Heparinum was incubated with nutrient broth at 30 ° C. for 48 hours, and the culture solution was centrifuged to suspend the precipitated cells with mid-water, followed by PCR (polymerase chain reaction) reaction with 2 µl of the cell suspension and 10 µl of oligomer. PCR was carried out as a mixture, and the PCR product was obtained by electrophoresis on 0.8%, agarose gel, which was treated with NdeI and BamHI and pUC19 was treated with NdeI and BamHI, thereby connecting pU-hepa2 (first). Degree).

Ⅲ. 헤파린 분해 효소 발현 벡터 pE-llepa2 및 히스티딘 올리고 펩타이드를III. Heparin degrading enzyme expression vectors pE-llepa2 and histidine oligopeptides

포함하는 헤파린 분해효소 발현 벡터 pE16b-hepa2의 제조Preparation of a Heparin Degrading Enzyme Expression Vector pE16b-hepa2 Containing

제조된 pU-hepa2으로부터 헤파린 분해 효소 유전자를 분리하고 이를 pETlla와 pET16b(Novagen사 제품 No.69436-1, 69662-1)의 NdeI, BamHI 제한효소 부위에 넣어 재조합 헤파린 분해 효소와 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해효소의 발현벡터인 pE-hepa2와 pE16b-hepa2를 각각 제조하였다(제1도). 발현벡터 pE-Hepa2의 경우 T7 프로모터, T7 전사종결인자 조절하에 헤파린 분해효소의 유전자가 위치하고, 발현벡터 pE16b-hepa2의 경우 T7 프로모터, T7 전사종결인자 조절하에 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해효소의 유전자가 위치하며 히스티딘 올리고 펩타이드(히스티딘 잔기 10개)는 재조합 헤파린 분해효소의 아미노 말단에 붙게된다.Heparin degrading enzyme gene was isolated from the prepared pU-hepa2 and put into the NdeI and BamHI restriction sites of pETlla and pET16b (No.69436-1, 69662-1 manufactured by Novagen) to include the recombinant heparin degrading enzyme and histidine oligopeptide. PE-hepa2 and pE16b-hepa2, which are expression vectors of recombinant heparin degrading enzymes, were prepared (FIG. 1). In the expression vector pE-Hepa2, the gene of heparin degrading enzyme is located under the control of T7 promoter and T7 transcription terminator, and in the expression vector pE16b-hepa2, the recombinant heparin degrading enzyme comprising histidine oligopeptide under the control of T7 promoter and T7 transcription terminator Is located and the histidine oligopeptide (10 histidine residues) is attached to the amino terminus of the recombinant heparin degrading enzyme.

Ⅳ. 헤파린 분해 효소와 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해Ⅳ. Heparin Degradation Including Heparin Degrading Enzyme and Histidine Oligopeptides

효소의 발현Expression of enzyme

재조합 헤파린 분헤 효소 발헌벡터인 pE-hepa2와 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소 발현 벡터인 pEl6b-hepa2를 BL21(DE3)에 형질전환하여 헤파린 분해 효소의 발현 유무를 확인하였다. 각 벡터를 가지는 세포를 IPTG(이소프로필-β-D-티오갈락토사이드)로 유도한 다음 배양액을 원심분리하여 세포를 침전시키고 Laemmli 방법(Laemmli, U.K. Nature, 227, 680-685(1970))에 따라 12% SDS-PAGE(폴리아크릴아미드 겔 전기영동법)로 그 발현 유무를 확인하였다(제2도). 제2도에서 나타낸 것 처럼 pE-hepa2와 DE16b-hepa2을 가지는 균주 모두 헤파린 분해 효소(레인 1)와 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소(레인 2)을 발현하였음을 알 수 있었다. 레인 3은 사이즈 마커이다.The expression of heparin degrading enzyme was confirmed by transforming BL21 (DE3) into p21-DEpa, a recombinant heparin degrading enzyme expression vector including pE-hepa2, which is a recombinant heparin secretory enzyme derivation vector, and histidine oligopeptide. Cells with each vector were induced with IPTG (isopropyl-β-D-thiogalactoside), followed by centrifugation of the culture to precipitate the cells and Laemmli method (Laemmli, UK Nature, 227, 680-685 (1970)). According to the present invention, 12% SDS-PAGE (polyacrylamide gel electrophoresis) confirmed its expression (FIG. 2). As shown in FIG. 2, all strains having pE-hepa2 and DE16b-hepa2 expressed heparin degrading enzyme (lane 1) and heparin degrading enzyme (lane 2) including histidine oligopeptide. Lane 3 is the size marker.

상기한 pE16b-hepa2벡터로 형질전환된 대장균 BL21(DE3)은 1996년 7월 3일자로 한국종균협회(KFCC)에 수탁번호 KFCC-10903호로 기탁하였다.Escherichia coli BL21 (DE3) transformed with the pE16b-hepa2 vector was deposited with the KFCC-10903 Accession No. KFCC on July 3, 1996.

V. 재조합 헤파린 분해 효소와 개조합 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는V. Recombinant Heparin Degrading Enzyme and Dog Combination Histidine Oligopeptides

헤파린 분해 효소의 활성Activity of Heparin Degrading Enzyme

헤파린 분해 효소와 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 각각 제조하는 균주를 최적화되지 않은 배지(루리아 브로스) 300ml를 가지는 1000ml flask에 30℃에서 3시간 동안 IPTG로 유도하여 2.4L을 배양하였다. 배양액을 원심분리하고 침전된 세포를 초음파 파쇄기로 이를 원심분리하였다. 침전물을 리톤 -X-100 용액으로 이를 재복귀 완충으로 재복귀시켜 그 활성을조사하였다. 활성을 조사해본 결과 재조합 헤파린 분해 효소는 약 208,000U/L을 가지고 있었으며, 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소는 약 160,000U/L의 활성을 가지고 있있다. 이와 같은 결과는 USP 4,443,545의 최적배지의 조건에서 F. 헤파라눔으로부터 제소한 100,00OU/L보다 뛰어난 제조량을 보여주었다.Strains for preparing heparin degrading enzymes containing heparin degrading enzyme and histidine oligopeptide, respectively, were incubated in 1000 ml flasks with 300 ml of unoptimized medium (Luria broth) by IPTG at 30 ° C. for 3 hours to incubate 2.4L. The culture was centrifuged and the precipitated cells were centrifuged with an ultrasonic crusher. The precipitate was rebounded with Liton-X-100 solution and rebound buffer to examine its activity. As a result of investigating the activity, the recombinant heparin degrading enzyme had about 208,000U / L, and the recombinant heparin degrading enzyme including histidine oligopeptide had about 160,000U / L. These results showed better production than 100,00 OU / L filed from F. heparanum under optimum conditions of USP 4,443,545.

Ⅵ. 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소의 pH변화와Ⅵ. PH Changes of Heparin Degrading Enzyme Containing Histidine Oligopeptides

온도변화에 따른 활성 변화Activity change with temperature change

히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소의 pH 변화에 따른 활성의 변화를 조사하기 위하여 봉입체(inclusion body)로 발현된 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소를 재복귀시킨 것을 사용하여 조사하였다. 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소를 헤파린이 포함된 pH 4,5,6,7의 구연산염-인산염 완충액, pH 8,9의 트리스-HC1 완충액에 각각 첨가하고 25℃에서 3분간 UV 232nm의 흡광도의 변화를 조사하여 그 상대적 활성을 제3A도에 나타내었다. 제3A도에 나타난 바와 같이 pH6.5에서 최고의 활성을 보여주었으며 pH 5∼8에서 바람직한 활성을 나타내었다. 이와 같은 결과는 P.Hovingh등(P.Hovingh, et al., J.Biol. Chem. 245, 6170-6175(1970))의 F. 헤파리눔으로부터 분리한 헤파린 분해효소의 결과와 비슷하며 Victor C. Yang등 (V.C.Yang, et a1.,J. Biol. Chem. 260, 1849-1857(1985))의 결과와 비슷한 양상을 보여주었다. 한편, 구연산염-인산염 완충액, 트리스 완충액, 인산나트륨 완충액의 같은 pH에서 재조합 헤파린 분해 효소의 활성을 조사하여 본 결과 인산나트륨 완충액에서 최고의 활성을 보여주었다.In order to investigate the change of activity according to the pH change of the recombinant heparin degrading enzyme containing histidine oligopeptide, the recombination of the recombinant heparin degrading enzyme containing histidine oligopeptide expressed as an inclusion body was investigated. Recombinant heparin degrading enzyme containing histidine oligopeptide was added to citrate-phosphate buffer at pH 4,5,6,7 and Tris-HC1 buffer at pH 8,9, respectively, and UV 232nm at 25 ° C. for 3 minutes. The change in absorbance was examined and its relative activity is shown in FIG. 3A. As shown in FIG. 3A, the highest activity was shown at pH6.5 and the preferred activity was at pH 5-8. This result is similar to that of Heparin degrading enzyme isolated from F. heparinum of P. Hovingh et al. (P. Hovingh, et al., J. Biol. Chem. 245, 6170-6175 (1970)). C. Yang et al. (VC Yang, et al., J. Biol. Chem. 260, 1849-1857 (1985)) showed similar results. On the other hand, the activity of recombinant heparin degrading enzymes at the same pH of citrate-phosphate buffer, Tris buffer and sodium phosphate buffer showed the highest activity in sodium phosphate buffer.

히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소의 온도변화에 따른 활성의 변화를 조사하기 위하여 구연산염-인산염 완충액(pH 6.5)에서 20℃, 22℃, 25℃ 28℃, 30℃, 35℃로 각각의 온도를 자스코 UV/VIS 분광측광기에서 설정하고, 각각의 온도에서 UV 232nm방법으로 활성을 조사하여 제3B도에 나타내었다. 제3B도에서 나타난 바와 같이 20℃에서부터 활성이 서서히 증가하여 25℃에서 최고의 활성을 보여주었고, 28℃에서부터는 급격히 활성이 감소하였다. 이와 같은 결과는 28℃에서 30℃사이에서 최고의 활성을 보여준다는 P. Hovingh등(P. Hovingh, et al., J. Biol, Chem. 245 6170-6175(1970))의 보고의 차이를 보여 주었다·In order to investigate the change of activity according to the temperature change of the recombinant heparin degrading enzyme including histidine oligopeptide at 20 ° C., 22 ° C., 25 ° C., 28 ° C., 30 ° C., and 35 ° C., respectively, in citrate-phosphate buffer (pH 6.5). The temperature was set in a Jasco UV / VIS spectrophotometer and the activity was investigated by UV 232 nm method at each temperature and shown in FIG. 3B. As shown in FIG. 3B, the activity gradually increased from 20 ° C to the highest activity at 25 ° C, and rapidly decreased from 28 ° C. This result showed a difference in the report of P. Hovingh et al. (P. Hovingh, et al., J. Biol, Chem. 245 6170-6175 (1970)) showing the best activity between 28 and 30 ° C. ·

한편, 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소의 안정성에 미치는 pH의 영향을 알아보기 위하여 구연산염-인산염 완충액에서 pH 5.0, 6.0, 6.5, 7.0 그리고 트리스-HC1 완충액에서 pH 8.0으로 조정하고 각 pH의 조성에 따른 각 완충액에 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소를 첨가하여 혼합하고 3시간 동안 25℃에 방치한 후 이를 얼음에 놓아두고 일정양으로 UV 232nm으로 활성을 조사하였다. 제3C도에 나타낸 바와 같이 pH 6.0에서 최고의 활성을 보여주었다. 한편 Victor C. Yang등(V.C.Yang, et a1., J. Biol. Chem. 260, 1849-1857(1985))은 F. 헤파리눔의 헤파린 분해 효소가 pH 7.0에서 최고의 안정성을 나타낸다고 보고하었다. 한편 pE-hepa2로 형질전환된 대장균으로부터 세포질로 발현된 헤파린 분해 효소의 최적 온도, 최적 pH 안정성은 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소와 거의 같은 결과를 보여주었다.To determine the effect of pH on the stability of recombinant heparin degrading enzymes containing histidine oligopeptides, pH 5.0, 6.0, 6.5, 7.0 and pH 8.0 in Tris-HC1 buffers were adjusted to pH 8.0 and Recombinant heparin degrading enzyme containing histidine oligopeptide was added to each buffer according to the composition, mixed and left at 25 ° C. for 3 hours, and then placed on ice and irradiated with UV 232 nm in a predetermined amount. As shown in Figure 3C showed the highest activity at pH 6.0. Victor C. Yang et al. (VCYang, et a1, J. Biol. Chem. 260, 1849-1857 (1985)) reported that heparin degrading enzymes of F. heparinum exhibited the highest stability at pH 7.0. . On the other hand, the optimal temperature and pH stability of heparin degrading enzyme expressed cytoplasmically from E. coli transformed with pE-hepa2 showed almost the same results as heparin degrading enzyme including histidine oligopeptide.

Ⅶ. 발현된 재조합 헤파린 분해 효소의 고정화Iii. Immobilization of Expressed Recombinant Heparin Degrading Enzyme

대장균에서 발현된 재조합 헤파린 분해 효소를 양이온 이온 교환 크로마토그래피하여 조정제하고 이를 지지체에 결합시켰다. CNBr-활성 세파로즈 4B lOg을 1mM HCI로 약 15분간 세정하고 0.1M NaHCO3, O.5M NaC1, pH8.3으로 세정하였다. 그리고 지지체 10m1에 조정제한 재조합 헤파린 분해 효소를 50mg(137.44U/mg)되게 넣고 단백질 1mg당 40mg의 헤파린을 함께 넣어 4℃에서 20시간 현탁시키면서 반응시켰다. 이때 헤파린 분해 효소의 완충용액 구성은 20mM 인산나트륨, 10OmM NaC1, pH7.0있었다. 그리고 지지체에 결합한 재조합 헤파린 분해 효소를 O.1M NaHCO3, 0.5M NaC1, pH 8.3으로 세정하고.0.2M 리신으로 4℃에서 12시간 남아있는 지지체의 잔기를 블록킹하였다. 그리고 0.25M 인산나트름 100mM NaC1, pH7.0으로 세정하고 다시 O.25M 인산나트륨, O.5M NaC1, pH7.0으로 세정하고, 이를 고정화된 헤파린 분해 효소로 사용하였다(H.Bernstein et al., Methods Enzym, 137, 515-529(1988)). CNBr-활성 세파로즈 4B에 결합한 단백질의 양은 4.6mg/ml 지지체로 나타나 약 92%의 단백질이 지지체에 결합하였다.The recombinant heparin degrading enzyme expressed in E. coli was modulated by cation ion exchange chromatography and bound to the support. CNBr-activated Sepharose 4B lOg was washed with 1 mM HCI for about 15 minutes and washed with 0.1M NaHCO 3 , 0.5M NaC1, pH8.3. In addition, 50 mg (137.44 U / mg) of the adjusted recombinant heparin degrading enzyme was added to 10 m1 of the support, and 40 mg of heparin per 1 mg of protein was added together and reacted while suspended at 4 ° C. for 20 hours. The buffer composition of heparin degrading enzyme was 20mM sodium phosphate, 100mM NaC1, pH7.0. The recombinant heparin degrading enzyme bound to the support was then washed with 0.1 M NaHCO 3 , 0.5 M NaCl, pH 8.3. Blocking the residues of the support remaining 12 hours at 4 ° C. with 0.2 M lysine. And then washed with 0.25M sodium phosphate 100mM NaC1, pH7.0 and again with 25M sodium phosphate, 0.5M NaC1, pH7.0 and used as an immobilized heparin degrading enzyme (H. Bernstein et al. , Methods Enzym, 137, 515-529 (1988). The amount of protein bound to CNBr-active Sepharose 4B was shown as a 4.6 mg / ml support, with about 92% of the protein bound to the support.

그리고 고정화된 재조합 헤파린 분해 효소의 활성을 변형된 232nm assay(H. Bernstein et al., Methods Enzym, 137, 515-52991988))로 그 활성을 고정화되기 전의 헤파린 분해 효소와 비교하여 상대적으로 활성을 조사하였다. 12.5mg/ml의 헤파린 1Oml에 재조합 헤파린 분해효소와 동일한 효소 양으로 반응시킨 고정화된 헤파린 분해 효소를 각각 실온에서 현탁시키면서 반응시키고 0분, 5분, 10분, 15분, 20분, 25분, 30분, 40분, 50분, 60분, 90분으로 반응시간이 되었을 때 75㎕의 반응액을 채취하여 1.5ml의 O.05N HC1과 혼합하여 반응을 정지시키고 232nm에서 그 흡광도를 측정하고 시간에 따른 흡광도 변화를 비교 조사하였다(제4도). 제4도에서 나타난 바와 같이 고정화된 헤파린 분해 효소()의 활성은 고정화되기 전의 헤파린 분해 효소()의 활성과 비교할 때 약 25-35%의 활성을 보여주었다.In addition, the activity of the immobilized recombinant heparin degrading enzyme was compared with the heparin degrading enzyme before its immobilization by a modified 232 nm assay (H. Bernstein et al., Methods Enzym, 137, 515-52991988). It was. Immobilized heparin degrading enzyme reacted with 12.5 mg / ml of heparin in the same amount of recombinant heparin degrading enzyme at room temperature and reacted at 0, 5, 10, 15, 20, 25, When the reaction time reached 30 minutes, 40 minutes, 50 minutes, 60 minutes, and 90 minutes, 75 μl of the reaction solution was collected and mixed with 1.5 ml of 0.15N HC1 to stop the reaction. The absorbance was measured at 232 nm. Absorbance change according to the comparison was investigated (Fig. 4). As shown in Figure 4 immobilized heparin degrading enzyme ( Activity of heparin-degrading enzyme ( ) Showed about 25-35% activity.

Ⅷ. 발현된 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소의Iii. Of recombinant heparin degrading enzyme comprising expressed histidine oligopeptide

고정화Immobilization

히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 대장균에서 봉입체로 발현시키고 이를 재복귀시켜 허스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소로 이용하였다. 허스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소와 헤파린을 용액상태에서 반응시키고 반응후 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 킬레이팅 지지체로 제거하였다. 또한, 킬레이팅 세파로즈에 황산니켈, 황산구리, 아연 아세테이트를 각각 킬레이팅하고 헤파린 분해 효소를 고정화하여 고정화된 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소의 활성을 각각 비교 실험한 결과 아연 아세테이트를 이용하여 킬레이팅한 것이 가장 비교 활성이 놓았다.Heparin degrading enzyme containing histidine oligopeptide was expressed as an inclusion body in Escherichia coli and returned back to use as a recombinant heparin degrading enzyme containing histidine oligopeptide. Heparin degrading enzyme containing a hestidine oligo peptide and heparin were reacted in solution, and after the reaction, heparin degrading enzyme containing histidine oligo peptide was removed with a chelating support. In addition, chelating nickel sulfate, copper sulfate, and zinc acetate were respectively chelated to chelating sepharose, and heparin degrading enzyme was immobilized to compare the activity of heparin degrading enzyme including immobilized histidine oligopeptide, respectively. Ratings were the most comparatively active.

킬레이팅 세파로즈에 25mM 아연 아세테이트로 킬레이팅하고 10ml(1.02mg/ml) 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해효소(106U/mg)와 2ml 아연 이온으로 킬레이팅된 킬레이팅 세파로즈를 4℃에서 현탁시키면서 반응시키고 이를 50mM 인산나트륨, 10mM NaClm pH 7.0으로 씻어 고정화된 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소 활성은 전혀 없었으며, 약 85%의 단백질이 지지체에 결합하였다.Chelating Sepharose in chelating Sepharose was chelated with 25 mM zinc acetate and chelated Sepharose chelated with 10 ml (1.02 mg / ml) histidine oligopeptide and heparin degrading enzyme (106U / mg) and 2 ml zinc ions at 4 ° C. The heparin degrading enzyme activity, including the immobilized histidine oligopeptide, was washed with 50 mM sodium phosphate, 10 mM NaClm pH 7.0, and about 85% of the protein bound to the support.

고정화된 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소의 활성을 변형된 232nm assay(H. Bernstein et al., Mothods Enzym, 137, 515-529(1988))로 그 활성을 고정화되기 전의 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소와 비교 활성을 조사하였다. 12.5mg/㎖의 헤파린 10ml에 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소()와 동일한 효소 양으로 반응시킨 고정화된 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소()를 각각 실온에서 현탁시키면서 반응시키고 0분, 5분, 10분, 15분, 20분, 25분, 30분, 40분, 50분, 60, 90분으로 반응시간이 되었을 때 75㎕의 반응액을 채취하여 1.5ml의 0.03N HC1과 혼합하여 반응을 정지시키고 232nm에서 그 흡광도를 측정하고 시간에 따른 흡광도 변화를 비교 조사하였다(제5도).The activity of recombinant heparin degrading enzymes, including immobilized histidine oligopeptides, was analyzed by a modified 232 nm assay (H. Bernstein et al., Mothods Enzym, 137, 515-529 (1988)). Heparin degrading enzyme and comparative activity were included. Recombinant heparin degrading enzyme comprising histidine oligopeptide in 10 ml of 12.5 mg / ml heparin ( Heparin degrading enzyme comprising immobilized histidine oligopeptide reacted with the same amount of enzyme as ) Were reacted while suspended at room temperature, and the reaction time was 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60 and 90 minutes. The solution was collected and mixed with 1.5 ml of 0.03N HC1 to stop the reaction. The absorbance was measured at 232 nm, and the change in absorbance with time was compared and investigated (FIG. 5).

제5도에서 나타난 바와 같이 고정화된 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소()의 활성은 고정화되기 전의 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소()의 활성과 비교할 때 약 60 - 80%의 활성을 보여주었다. 이상의 실험결과에서 히스티딘 올리고 펩타이드를 이용하여 킬레이팅 지지체에 고정화하는 방법이 CNBr-활성 세파로즈 4B와 같은 지지체에 고정화하는 방법보다 여러면에서 잇점이 있는 것으로 나타났다(표 1).Heparin degrading enzyme comprising immobilized histidine oligopeptides as shown in FIG. Activity of heparin degrading enzymes (including histidine oligopeptides before immobilization) Compared to the activity of)) showed about 60-80% activity. In the above experimental results, the method of immobilizing the chelating support using histidine oligopeptides has advantages in many ways over the method of immobilizing on a support such as CNBr-active Sepharose 4B (Table 1).

이러한 장점을 가진 저분자량 헤파린 제조 방법으로 저분자량의 헤파린을 제조하기 위해 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소 5000U를 킬레이팅 지지체로 상기의 방법대로 고정화하고 이를 헤파린 분해 효소 완충액(50mM 인산나트륨, 10OmM NaCl, pH6.5)에 50mg/m1으로 녹여져 있는 헤파린 10Og에 넣어 실온에서 교반하면서 3시간동안 반응시켰다. 그리고 킬레이팅 지지체에 결합되어있는 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 원심분리하여 침전시키고 상청액을 에탄올로 침전시켜 저분자량 헤파린을 제조하였다. 이때 제조된 저분자량 헤파린의 평균분자량은 GPC-HPLC로 NIBSC의 표준품을 대조구로하여 평균분자량을 측정하였을 때 5600이었고 제조된 저분자량 헤파린의 항 FXa의 활성은 69IU/mg 이었다.In order to prepare a low molecular weight heparin with the above-mentioned advantages, the heparin degrading enzyme 5000U containing histidine oligopeptide was immobilized in the above manner with a chelating support, and heparin degrading enzyme buffer (50 mM sodium phosphate, 10 mM) was prepared. NaCl, pH6.5) was added to 100 g of heparin dissolved at 50 mg / m1 and reacted for 3 hours while stirring at room temperature. Then, heparin degrading enzyme including histidine oligopeptide bound to the chelating support was precipitated by centrifugation, and the supernatant was precipitated with ethanol to prepare low molecular weight heparin. In this case, the average molecular weight of the prepared low molecular weight heparin was 5600 when the average molecular weight was measured using GPC-HPLC as a reference standard of NIBSC. The anti-FXa activity of the prepared low molecular weight heparin was 69 IU / mg.

[표 1]TABLE 1

재조합 헤파린 분해 효소의 CNBr-활성 세파로즈에 고정화할 때와 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 재조합 헤파린 분해 효소의 킬레이팅 지지체에 고정화할 때의 비교Comparison between immobilization of recombinant heparin degrading enzyme to CNBr-active sepharose and immobilization of recombinant heparin degrading enzyme containing histidine oligopeptide to chelating support

[발명의 효과][Effects of the Invention]

본 발명의 헤파린 분해 효소는 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소로서 고정화 시간이 10분 - 30분으로 짧아 기존의 약 2,000분의 고정화 시간보다 휠씬 단축되었다. 또한 헤파린 분해 효소 고정화시 헤파린 분해 효소의 활성부위, 또는 활성부위 근처의 리신 잔기가 있어 헤파린으로 활성부위를 보호하기 위해 헤파린을 다량 첨가하여야 하지만 본 발명의 경우 헤파린 분해 효소가 히스티딘 올리고 펩타이드를 가지고 있으므로 헤파린을 첨가할 필요가 전혀 없다. 또한 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 고정화된 헤파린 분해 효소의 활성도 상대적으로 높다. 그리고 본 발명의 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 고정화된 헤파린 분해 효소는 기질로부터 쉽게 분리할 수 있으며 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해효소를 안정하게 함으로 장시간 보관 및 재사용 할 수 있다.The heparin degrading enzyme of the present invention is a heparin degrading enzyme including a histidine oligopeptide, and the immobilization time is short (10-30 minutes), which is much shorter than the conventional immobilization time of about 2,000 minutes. In addition, heparin degrading enzyme immobilization of heparin degrading enzyme, or lysine residues near the active site, heparin must be added in large amounts to protect the active site with heparin, but in the present invention, heparin degrading enzyme has histidine oligopeptide There is no need to add heparin. The activity of immobilized heparin degrading enzymes, including histidine oligopeptides, is also relatively high. In addition, the immobilized heparin degrading enzyme including the histidine oligopeptide of the present invention can be easily separated from the substrate and can be stored and reused for a long time by stabilizing the heparin degrading enzyme including the histidine oligopeptide.

[서열 목록][Sequence list]

Claims (6)

5´ 말단에 히스티딘 올리고 펩타이드를 코드하는 뉴클레오티드를 포함하는 헤파린 분해 효소의 구조유전자(서열번호1의 염기번호 173∼1327)를 포함하는 발현 벡터로 형질전환된 대장균을 이용하여 제조된 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 헤파린과 반응시켜 저분자량 헤파린을 제조하는 방법.Histidine oligopeptides prepared using E. coli transformed with an expression vector comprising a structural gene of heparin degrading enzyme (nucleotides 173 to 1327 of SEQ ID NO: 1) comprising a nucleotide encoding a histidine oligopeptide at the 5 'end. A method of producing low molecular weight heparin by reacting a heparin degrading enzyme containing heparin. 제1항에 있어서, 상기한 대장균이 pE16b-hepa2 벡터로 형질전환된 BL21(DE3)(KFCC-10903)인 저분자량 헤파린을 제조하는 방법.The method of claim 1, wherein the E. coli is BL21 (DE3) (KFCC-10903) transformed with the pE16b-hepa2 vector. 제1항에 있어서, 킬레이팅 지지체에 고정화된 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해효소를 헤파린과 반응시키는 저분자량 헤파린을 제조하는 방법.The method of claim 1, wherein the heparin degrading enzyme comprising a histidine oligopeptide immobilized on a chelating support is reacted with heparin. 제1항에 있어서, 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 헤파린과 반응시킨 후 킬레이팅 지지체에 고정화시켜 분리하는 저분자량 헤파린을 제조하는 방법.The method of claim 1, wherein the heparin degrading enzyme including histidine oligopeptide is reacted with heparin and then immobilized on a chelating support to prepare a low molecular weight heparin. 제3항 또는 제4항에 있어서, pH가 5.0에서 8.0 사이이고, 온도가 20℃에서 28℃사이인 조건에서 저분자량 헤파린을 제조하는 방법.The method of claim 3 or 4 wherein the low molecular weight heparin is prepared under conditions wherein the pH is between 5.0 and 8.0 and the temperature is between 20 ° C. and 28 ° C. 6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 아연, 구리 또는 니켈 이온 중 어느 하나의 이온을 이용하여 히스티딘 올리고 펩타이드를 포함하는 헤파린 분해 효소를 킬레이팅 지지지체에 고정화하는 저분자량 헤파린을 제조하는 방법.The method for producing low molecular weight heparin according to claim 3 or 4, wherein the heparin degrading enzyme including histidine oligopeptide is immobilized on the chelating support using zinc, copper or nickel ions.
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