KR20010085045A - Method of concentration and purification of protein applicable to wide range of protein - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A concentration and purification method of proteins is provided, thereby being applicable to broad range of proteins. CONSTITUTION: The concentration and purification method of proteins comprises the steps of: binding proteins with resins, such as kaolinite, silica and silicate, and a buffer solution having pH 4 to 8 as a binding solution; removing unbound proteins or substances using the unbound protein removing solution; and isolating and eluting proteins from resins using an eluate, wherein the unbound protein removing solution having pH 4 to 8 contains 5 to 30% of alcohol, especially lower alcohol such as methanol, ethanol and propanol, the eluate having pH 7 to 10 contains 0.5 to 2% of SDS, and each kaolinite, silica and silicate has the diameter of 0.1 to 10 micrometer.

Description

광범위한 단백질에 적용할 수 있는 단백질의 농축 및 정제 방법 {Method of concentration and purification of protein applicable to wide range of protein}Method of concentration and purification of protein applicable to wide range of protein}

본 발명은 광범위한 단백질에 적용할 수 있는 단백질의 농축 및 정제 방법에 관한 것이다.The present invention relates to methods for concentrating and purifying proteins that can be applied to a wide range of proteins.

단백질의 농축 및 정제 방법은 생명공학, 의학, 약학 및 산업 분야에서 필수적으로 요구되는 기술이다. 종래에도 단백질을 농축하고 정제하는 방법들이 개발되었으나, 단백질의 물리적 특성 및 화학적 특성 등 개별적 성질에 따라 각기 다른 방법이 사용되고 있다.Protein concentration and purification methods are essential technologies in the fields of biotechnology, medicine, pharmacy and industry. Conventionally, methods for concentrating and purifying proteins have been developed, but different methods are used according to individual properties such as physical and chemical properties of proteins.

단백질의 농축에 널리 사용되는 방법으로, 유기 용매를 이용한 침전법, 투석법, 저온 동결 건조법, 젤 크로마토그래피(gel chromatography)법 및 미세 투과막을 이용하는 방법 등이 알려져 있다.As a method widely used for concentrating proteins, a precipitation method using an organic solvent, a dialysis method, a low temperature freeze drying method, a gel chromatography method and a method using a micropermeable membrane are known.

유기 용매를 이용한 침전법은 그 과정이 간단하고 비용이 적게 든다는 장점이 있다. 그러나 이 방법으로는 유기 용매에 의해 단백질이 변성될 수 있고, 침전된 단백질이 불용화되는 경우가 있으며, 단백질마다 유기 용매에서의 침전도가 다르므로 거의 모든 단백질을 동시에 농축하여 회수하는 것은 불가능하다.Precipitation using organic solvents has the advantage that the process is simple and inexpensive. In this method, however, the protein may be denatured by the organic solvent, the precipitated protein may be insolubilized, and since the precipitation degree in the organic solvent is different for each protein, it is impossible to concentrate and recover almost all proteins simultaneously. .

투석법은 단백질과 염의 농도 구배를 이용하여 단백질을 농축하는 방법이다. 이 방법은 그 과정이 간단하나, 농축할 수 있는 단백질의 양에 한계가 있으며 많은 시간이 소요된다.Dialysis is a method of concentrating proteins using a concentration gradient of protein and salt. This method is simple, but it is time consuming and limited in the amount of protein that can be concentrated.

저온 동결 건조법은 저온에서 단백질의 생리 활성을 유지시키며 기계적으로 단백질을 건조시키는 방법으로, 시간이 경과함에 따라 염 농도가 증가하기 때문에 부가적으로 저염 처리를 병행해야 하는 번거로움이 있다. 그러므로 이 방법은 대량의 단백질 시료를 단시간에 농축하는 방법으로는 적합하지 않다.Low temperature freeze drying is a method of maintaining protein physiological activity at a low temperature and mechanically drying the protein. As the salt concentration increases with time, additionally, low salt treatment is required. Therefore, this method is not suitable as a method for concentrating a large amount of protein samples in a short time.

컬럼(column)을 이용한 젤 크로마토그래피법과 미세 투과막을 이용한 방법은 소량의 단백질 시료를 농축하는데 널리 이용되고 있으나, 비용이 많이 든다는 단점을 가지고 있다.Gel chromatography using a column and a method using a micropermeable membrane are widely used to concentrate a small amount of protein sample, but have a disadvantage of being expensive.

한편 단백질의 정제에 있어 널리 사용되는 방법으로는, 이온 교환 방법, 소수성 결합 분리법, 크기 분획법 및 면역 친화 분리 방법 등이 있으며, 이들 방법은 단백질의 이온성 및 분자량 등의 고유한 특성에 따라 단백질을 분리하여 정제하는 것을 기본 원리로 한다.On the other hand, widely used methods for purification of proteins include ion exchange method, hydrophobic bond separation method, size fractionation method and immuno-affinity separation method, and these methods are based on unique properties such as ionic and molecular weight of the protein. It is based on the principle of separation and purification.

이온 교환 방법은 충진용 비드에 음성 또는 양성의 전하를 띠는 물질을 붙임으로써, 전기적 특성에 따라 단백질을 분리하는 방법이다.The ion exchange method is a method of separating proteins according to electrical properties by attaching a negative or positive charge material to the filling beads.

소수성 결합 분리법은 단백질의 소수성을 띠는 정도가 단백질의 종류에 따라 다른 점을 이용한 방법이다.The hydrophobic bond separation method is a method using the degree that the degree of hydrophobicity of the protein varies depending on the type of protein.

크기 분획법은 다공성 비드의 구경을 달리해 줌으로써, 단백질의 크기 별로비드의 구멍을 통과하는 속도에 차이가 나는 것을 이용하여 단백질들을 분획하는 방법이다.Size fractionation is a method of fractionating proteins by varying the diameter of the porous beads and using a difference in the rate of passage through the pores of the beads according to the size of the protein.

면역 친화 분리 방법은 항원과 항체 또는 리간드와 수용체 간의 결합을 이용한 방법으로, 분리하고자 하는 단백질에 선택적으로 결합하는 항체 또는 수용체가 있을 때 유용하게 사용되는 방법이다.Immune affinity separation method is a method using the binding between the antigen and the antibody or ligand and the receptor, it is useful when there is an antibody or receptor that selectively binds to the protein to be isolated.

그러나 이러한 기존의 방법들은 단백질의 특성에 따라 사용되기 때문에 모든 단백질에 대해 보편적인 분리 방법이 될 수 없다. 특히 그 특성을 정확히 모르는 단백질의 경우에는 반복적인 시행 착오를 거쳐야 한다.However, these conventional methods cannot be universal separation methods for all proteins because they are used according to the characteristics of the proteins. In particular, proteins that do not know exactly their characteristics must undergo repeated trial and error.

그러므로, 광범위한 단백질에 적용할 수 있는 단백질의 농축 및 정제를 위한 흡착 담체로 이용할 수 있는 신소재에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 그 대표적인 예로, 천연 광물로부터 풍부하게 수득되는 무수 규산인 실리카와 실리케이트를 들 수 있다. 실리카의 경우 다양한 물질의 분리와 정제를 위한 이온 교환 컬럼의 충전제로 사용되고 있으며, 점토 광물인 고령토나 비정질의 실리카인 규조토 등은 여과조제 및 충전제로 널리 이용되고 있다.Therefore, research is being actively conducted on new materials that can be used as adsorption carriers for the concentration and purification of proteins applicable to a wide range of proteins. Representative examples thereof include silica and silicates, which are silicic anhydrides obtained in abundance from natural minerals. In the case of silica, it is used as a filler of an ion exchange column for separation and purification of various materials, and clay minerals such as kaolin and diatomaceous earth, which are amorphous silica, are widely used as filtration aids and fillers.

이와 같이, 광범위한 단백질에 적용할 수 있는 단백질의 농축 및 정제를 위한 담체 소재의 개발과, 그에 따른 최적의 농축 및 정제 조건에 대한 발명이 요구되어지고 있다.As such, there is a demand for the development of a carrier material for concentrating and purifying proteins applicable to a wide range of proteins, and the invention for the optimum concentration and purification conditions.

본 발명의 목적은 물리적·화학적 특성과 상관없이 광범위한 단백질에 적용할 수 있는 단백질의 농축 및 정제 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a protein concentration and purification method that can be applied to a wide range of proteins regardless of physical and chemical properties.

상기 과제를 달성하기 위해, 본 발명에서는 광범위한 단백질에 결합할 수 있는 담체 소재를 택하고, 단백질과 담체 간의 최적 결합 조건, 이물질의 최적 세척 조건 및 단백질의 최적 용출 조건을 제공하고자 한다.In order to achieve the above object, the present invention is to select a carrier material capable of binding to a wide range of proteins, to provide the optimum binding conditions between the protein and the carrier, the optimum washing conditions of foreign matters and the optimal dissolution conditions of the protein.

도 1은 고령토, 실리카, 실리케이트 및 소수성 폴리머들의 단백질 결합력을 비교한 결과를 나타낸 도이다.1 is a diagram showing the results of comparing the protein binding capacity of kaolin, silica, silicate and hydrophobic polymers.

도 2는 고령토, 실리카 및 실리케이트의 이종 혼합물의 단백질 결합력을 비교한 결과를 나타낸 도이다.Figure 2 is a diagram showing the result of comparing the protein binding power of the heterogeneous mixture of kaolin, silica and silicate.

도 3은 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법을 이용하여 분자량이 알려진 정제된 단백질들을 농축하고 정제한 결과를 나타낸 도이다.3 is a diagram showing the result of concentrating and purifying purified proteins of known molecular weight using the protein concentration and purification method of the present invention.

도 4는 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법을 이용하여 희석된 대장균 DH5α의 세포 추출물로부터 단백질들을 농축하고 정제한 결과를 나타낸 도이다.Figure 4 is a diagram showing the results of the concentration and purification of proteins from the cell extract of E. coli DH5α diluted using the protein concentration and purification method of the present invention.

도 5에서 a는 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법을 이용하여 인간 섬유아세포 배양액 내에 존재하는 단백질들을 농축하고 정제한 결과를 나타낸 도이며, b는 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법을 이용하여 농축한 인간 섬유아세포 배양액 내의 인터페론 베타를 웨스턴 분석법으로 검출한 결과를 나타낸 도이다.5 shows a result of concentrating and purifying proteins present in human fibroblast culture medium using the protein concentration and purification method of the present invention, and b is concentrated using the protein concentration and purification method of the present invention. It is a figure which shows the result which detected the interferon beta in human fibroblast culture medium by the Western assay.

도 6은 생쥐의 간으로부터 단백질 추출물을 얻고 폴리아크릴아미드 젤로 전기 영동 분석한 후, 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법을 이용하여 특정 크기의단백질을 젤로부터 적출하여 분리하고 정제한 결과를 나타낸 도이다.Figure 6 is a diagram showing the results of protein extraction from the liver of the mouse and electrophoresis analysis with polyacrylamide gel, using a protein concentration and purification method of the present invention to isolate and purify the protein of a specific size from the gel .

도 7은 GST 융합 단백질을 생산하는 재조합 대장균 균주로부터 단백질 추출물을 얻고 폴리아크릴아미드 젤로 전기 영동 분석한 후, 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법을 이용하여 특정 크기의 GST 융합 단백질을 겔로부터 적출하여 분리하고 정제한 결과를 나타낸 도이다.FIG. 7 shows protein extracts from recombinant E. coli strains producing GST fusion protein and subjected to electrophoresis analysis with polyacrylamide gel, followed by extraction and separation of GST fusion proteins of specific size from the gel using the protein concentration and purification method of the present invention. Shows the result of purification.

본 발명은 광범위한 단백질에 적용할 수 있는 단백질의 농축 및 정제 방법에 관한 것이다.The present invention relates to methods for concentrating and purifying proteins that can be applied to a wide range of proteins.

본 발명에서 사용하는 단백질 결합 담체는 고령토, 실리카 및 실리케이트로, 이들은 흡착 특성과 이온 교환능이 우수하여 모든 종류의 단백질에 대해 흡착력을 가진다. 본 발명에서 단백질 결합 담체로 사용하는 고령토, 실리카 및 실리케이트는 0.1 - 10 ㎛ 범위의 입자 크기를 가진 것이 바람직하다.Protein binding carriers used in the present invention are kaolin, silica, and silicates, which have excellent adsorption properties and ion exchange ability, and thus have adsorption to all kinds of proteins. Kaolin, silica and silicates used as protein binding carriers in the present invention preferably have a particle size in the range of 0.1-10 μm.

본 발명의 단백질 결합 담체는 구체적으로 고령토, 실리카 및 규조토 중에서 선택된 한 물질을 사용하거나, 또는 두 물질을 일정 비율로 혼합한 이종 혼합물을 사용할 수 있다. 본 발명에서 단백질 결합 담체로 두 종류의 물질을 혼합하여 사용할 경우, 각 성분의 혼합 비율은 1:1 - 1:5의 범위인 것이 바람직하다.Specifically, the protein binding carrier of the present invention may use one material selected from kaolin, silica, and diatomaceous earth, or a heterogeneous mixture of two materials in a predetermined ratio. In the present invention, when two kinds of substances are mixed and used as the protein binding carrier, the mixing ratio of each component is preferably in the range of 1: 1-1: 5.

본 발명의 단백질 결합 담체는 콜로이드성의 액상 슬러리 형태로 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 담체 슬러리 제조시 pH 4 - 8 범위의 완충액을 사용하여 최종 농도가 중량 대비 완충액 ㎖당 10 - 500 mg이 되도록 제조한다.The protein binding carrier of the present invention is preferably used in the form of a colloidal liquid slurry. In preparing a carrier slurry of the present invention, a buffer in the range of pH 4-8 is used to prepare a final concentration of 10-500 mg / ml buffer by weight.

본 발명에서 상기 단백질 결합 담체를 이용하여 단백질을 농축하고 정제하는 과정은 다음의 3 단계로 이루어진다.In the present invention, the process of concentrating and purifying the protein using the protein binding carrier consists of the following three steps.

1) 단백질을 담체에 결합시키는 단계1) binding the protein to the carrier

본 발명에서 단백질과 담체의 결합이라 함은 단백질이 녹아 있는 액상 수용액에서 단백질을 담체에 이온 결합, 소수성 결합, 반데르발스 결합 및 수소 결합 등 가능한 모든 비공유 결합 방법들을 이용하여 가역적으로 흡착 또는 결합시키는 것을 의미한다.In the present invention, the binding of the protein to the carrier refers to the reversible adsorption or binding of the protein in a liquid aqueous solution in which the protein is dissolved by using all possible non-covalent methods such as ionic bond, hydrophobic bond, van der Waals bond and hydrogen bond. Means that.

이러한 결합들은 약산성의 pH와 낮은 염농도에서 최적으로 이루어질 수 있다. 이온 결합의 경우, 상기 조건에서 대부분의 단백질들은 양전하를 지니게 되어 음전하를 지니는 규산과 이온 결합을 할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 단백질과 담체의 결합에 사용하는 용액은 pH 4 - 8 범위인 것이 바람직하다.These bonds can be optimally made at weakly acidic pH and low salt concentrations. In the case of ionic bonding, most of the proteins in the above conditions are positively charged, and thus can be ionically bonded to silicic acid having a negative charge. Therefore, in the present invention, the solution used for binding the protein and the carrier is preferably in the range of pH 4-8.

본 발명에서 단백질과 담체의 결합시, 농축 및 정제하고자 하는 단백질이 원래 중성, 약산성 또는 약알카리성의 pH를 지닌 정제수, 완충액 및 세포 배양액 등에 녹아 있는 경우에는 담체를 직접 첨가하여 사용할 수 있다. 그러나 농축 및 정제하고자 하는 단백질이 계면활성제가 포함된 알카리성 완충액에 녹아 있는 경우에는, 단백질과 담체 간의 결합이 최적으로 이루어질 수 있도록 단백질 용액에 pH 4 - 7 범위의 약산성 완충액을 첨가하여 혼합 용액의 최종 pH가 4 - 8 범위가 되도록 한다.In the present invention, when the protein and the carrier are combined, the protein to be concentrated and purified is dissolved in purified water, buffer, and cell culture medium having a neutral, weakly acidic or weakly alkaline pH. However, when the protein to be concentrated and purified is dissolved in an alkaline buffer containing a surfactant, a weakly acidic buffer having a pH range of 4-7 is added to the protein solution so that the binding between the protein and the carrier is optimal. Allow the pH to range from 4-8.

2) 담체에 결합되지 않은 이물질을 세척하는 단계2) washing the foreign matter not bound to the carrier

담체에 결합되지 않은 이물질의 세척 단계는, 단백질과 담체의 결합 후 담체에 결합하지 않고 수용액 상에 남아있는 물질들, 즉 지질, 당, 핵산 및 염류 등을세척하여 제거하는 과정을 의미한다.The washing of the foreign matter not bound to the carrier refers to a process of washing and removing substances remaining in the aqueous solution, that is, lipids, sugars, nucleic acids, salts, etc., after binding of the protein to the carrier, without binding to the carrier.

본 발명에서 이물질을 세척할 때 사용하는 세척액은 pH 4 - 8 범위의 완충액에 5 - 30 %의 알코올을 함유한 용액을 사용한다.In the present invention, the washing solution used to wash the foreign matter uses a solution containing 5-30% alcohol in a buffer of pH 4-8 range.

본 발명에서 사용할 수 있는 알코올로는 메탄올, 에탄올 및 프로판올 등의 저급 알코올을 사용하는 것이 바람직하다.As the alcohol that can be used in the present invention, it is preferable to use lower alcohols such as methanol, ethanol and propanol.

3) 담체로부터 단백질을 분리하여 용출시키는 단계3) separating and eluting the protein from the carrier

이물질이 제거된 후, 단백질과 담체 간의 비공유 결합의 파쇄를 유도할 수 있는 조건에서 담체에 결합된 단백질을 분리하여 용출시킨다.After the foreign matter is removed, the protein bound to the carrier is separated and eluted under conditions that can lead to breakage of the non-covalent bond between the protein and the carrier.

본 발명에서 단백질을 용출하기 위한 용액으로 pH 7 - 10 범위의 완충액에 0.5 - 2 %의 SDS(sodium dodecyl sulfate)가 포함된 용액을 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable to use a solution containing 0.5-2% of sodium dodecyl sulfate (SDS) in a buffer of pH 7-10 as a solution for eluting the protein.

본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법은 단백질의 물리적·화학적 특성과 상관없이 광범위한 단백질에 대해 적용이 가능하므로, 어떤 단백질이든지 간단한 조작만으로도 순수한 단백질을 고수율로 얻을 수 있다.Since the protein concentration and purification method of the present invention can be applied to a wide range of proteins regardless of the physical and chemical properties of the protein, any protein can be obtained in high yield with a simple operation.

본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법은 미량의 단백질에 대해 효과적이나, 적용 규모를 확대하여 의학적으로 중요한 단백질의 분리 및 산업 원료 단백질의 농축 및 정제에도 활용될 수 있다.The protein concentration and purification method of the present invention is effective for a small amount of protein, but can be used for the separation of medically important proteins and the concentration and purification of industrial raw protein by expanding the application scale.

이하 본 발명에 의한 단백질 농축 및 정제 방법을 실시예를 통해 상세히 설명한다. 그러나, 이들 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the protein concentration and purification method according to the present invention will be described in detail by examples. However, the present invention is not limited to these examples.

[실시예 1] 고령토, 실리카, 실리케이트 및 소수성 폴리머들의 단백질 결합력 비교Example 1 Comparison of Protein Adhesion of Kaolin, Silica, Silicate, and Hydrophobic Polymers

고령토, 실리카, 실리케이트 및 컬럼의 충진제로 사용되는 소수성 폴리머들 중 광범위한 단백질에 대해 우수한 결합력을 나타내는 물질을 찾기 위해, 여러 종류의 물질을 담체로 하여 단백질과의 결합력을 비교하였다.In order to find a substance showing excellent binding ability to a wide range of proteins among hydrophobic polymers used as a filler of kaolin, silica, silicate and column, the binding strength with the protein was compared using a variety of materials as a carrier.

고령토, 실리카, 규조토 및 벤토나이트(bentonite) 등의 천연 실리카 및 변성 실리카와 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite), BND 셀룰로즈(cellulose), 앰버라이트(amberite) XAD-2 및 도웩스 레진(dowex resin) 등의 소수성 결합 폴리머는 Sigma 사로부터 구입하여 사용하였다.Hydrophobicity such as natural silica and modified silica such as kaolin, silica, diatomaceous earth and bentonite, hydroxyapatite, BND cellulose, amberite XAD-2 and dowex resin The binding polymer was purchased from Sigma.

실리카, 고령토, 규조토 및 벤토나이트는 슬러리 제조에 적합하도록, 0.1 - 10㎛의 입자 크기를 가진 것을 사용하였다. 각 분말을 강산으로 녹인 후 50 % 에탄올로 수회 세척하여 부유물을 제거하고, 정제수 또는 아세트산염 완충액에 녹여 사용하였다. 슬러리의 최종 농도는 모든 실험에서 100 mg/㎖로 고정하여 사용하였다.Silica, kaolin, diatomaceous earth, and bentonite were used having particle sizes of 0.1-10 μm, suitable for slurry production. Each powder was dissolved in strong acid, washed several times with 50% ethanol to remove suspended solids, and dissolved in purified water or acetate buffer. The final concentration of the slurry was used fixed at 100 mg / ㎖ in all experiments.

한편, 하이드록시아파타이트, BND 셀룰로즈, 앰버라이트 XAD-2 및 도웩스 레진 등의 소수성 결합 폴리머는 전처리 과정 없이 10 %의 중량비로 정제수 또는 아세트산염 완충액에 녹여 사용하였다.On the other hand, hydrophobic binding polymers such as hydroxyapatite, BND cellulose, Amberlite XAD-2, and dopex resin were used by dissolving them in purified water or acetate buffer at a weight ratio of 10% without pretreatment.

실험에 사용한 단백질은 다양한 종류를 포함하고 있어야 하므로, 대장균 DH5α로부터 추출한 전체 단백질을 직접 사용하였다. 단백질 추출에 사용된 용액은 50mM Tris-HCl, pH 8.0, 1 % NP-40, 150 mM 염화나트륨, 5 mM EDTA, 1 mM PMSF의 조성으로 이루어진 RIPA 용액을 사용하였다. 추출한 전체 단백질을 10 mg/㎖로 정량한 후, 100 mM, pH 5.0의 아세트산염 완충액에 1:100의 부피비로 희석하고, 상기 과정에 의해 준비한 담체 슬러리를 첨가한 후 상온에서 10분간 반응시켰다. 30초간 원심분리하여 얻은 침전물에 62.5 mM Tris-HCl, pH 6.8, 1 % SDS, 0.005 % 브롬페놀 블루(bromophenol blue), 1 % 베타 머캡토에탄올(β- mecaptoethanol)의 조성으로 이루어진 1 x 램리 샘플 완충액을 넣어 5분간 끓인 후, 원심분리하여 얻은 상등액을 10 % 폴리아크릴아미드(polyacrylamide) 젤 상에서 분석하였다. 전기영동 후 젤을 쿠마시 브릴리언트 블루 R250이 함유된 용액으로 1시간 동안 염색하였으며, 이어서 메탄올과 초산을 포함하는 용액으로 탈염색하였다. 실험의 대조군으로서, 희석하지 않은 대장균 추출물을 직접 젤 상에 분석하여 결과를 비교하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.Since the protein used in the experiment should include various types, the whole protein extracted from E. coli DH5α was used directly. The solution used for protein extraction was a RIPA solution consisting of 50 mM Tris-HCl, pH 8.0, 1% NP-40, 150 mM sodium chloride, 5 mM EDTA, 1 mM PMSF. After quantifying the extracted protein at 10 mg / ㎖, diluted 1: 100 in a 100 mM, pH 5.0 acetate buffer solution, the carrier slurry prepared by the above process was added and reacted for 10 minutes at room temperature. 1 x Lamley sample consisting of 62.5 mM Tris-HCl, pH 6.8, 1% SDS, 0.005% bromophenol blue, 1% beta mercaptoethanol in a precipitate obtained by centrifugation for 30 seconds. After adding the buffer and boiling for 5 minutes, the supernatant obtained by centrifugation was analyzed on a 10% polyacrylamide gel. After electrophoresis, the gel was stained with a solution containing Coomassie Brilliant Blue R250 for 1 hour, followed by destaining with a solution containing methanol and acetic acid. As a control of the experiment, undiluted E. coli extracts were directly analyzed on the gel to compare the results, and the results are shown in FIG. 1.

도 1에 의하면 규조토, 고령토 및 실리카는 상기의 조건에서 모든 종류의 단백질에 대해 흡착력을 가지며, 특히 고령토와 실리카가 매우 강한 흡착력을 나타냈다. 벤토나이트 역시 단백질에 대한 결합 능력이 있으나, 다루기가 까다롭다는 문제가 있어 본 발명에서 사용될 담체로서는 적절하지 못했다. 그밖에, 하이드록시아파타이트, BND 셀룰로즈, 앰버라이트 XAD-2, 도웩스 레진 등의 소수성 폴리머는 단백질에 대한 결합력이 아주 미약하였다.According to FIG. 1, diatomaceous earth, kaolin and silica have adsorptive power to all kinds of proteins under the above conditions, and in particular, kaolin and silica exhibit very strong adsorptive power. Bentonite also has a binding ability to a protein, but has a problem of being difficult to handle, which is not suitable as a carrier to be used in the present invention. In addition, hydrophobic polymers such as hydroxyapatite, BND cellulose, amberlite XAD-2, dopex resin, and the like, have very poor binding to proteins.

상기 결과에 근거하여, 단백질에 강한 결합력을 나타낸 물질들 중 두 종류를 혼합한 이종 혼합물을 사용했을 때 단백질 결합에 미치는 영향을 확인하였다. 단백질과 담체 간의 결합 조건과 전기 영동 조건은 상기 방법과 동일하였으며, 단백질의 분리 상태를 보다 상세히 분석하기 위해, 쿠마시 블루 염색법보다 민감도가 우수한 은 염색법을 사용하고 그 결과를 도 2에 나타내었다.Based on the results, it was confirmed that the effect on the protein binding when using a heterogeneous mixture of two kinds of substances showing a strong binding force to the protein. The binding conditions and electrophoresis conditions between the protein and the carrier were the same as those of the above method, and in order to analyze the separation state of the protein in more detail, the silver staining method, which is superior to the Coomassie blue staining method, was used and the results are shown in FIG. 2.

도 2에 나타난 바와 같이, 고령토와 실리카를 혼합하여 사용한 경우 고령토 또는 실리카 단독으로 사용하였을 때보다 단백질 회수율이 뛰어났다. 그러나 규조토와 고령토를 혼합한 실험군, 그리고 규조토와 실리카를 혼합한 실험군에서는 그보다 회수율이 많이 떨어지며, 고령토나 실리카 단독 사용시와 비슷한 결합력을 보였다. 하이드록시아파타이트를 고령토 또는 실리카와 혼합한 실험군에서는 오히려 고령토 또는 실리카 단독으로 처리한 경우보다 단백질 결합이 잘 이루어지지 않는 것으로 나타났다.As shown in Figure 2, when using a mixture of kaolin and silica was excellent protein recovery than when using kaolin or silica alone. However, in the experimental group in which diatomaceous earth and kaolin were mixed, and the experimental group in which diatomaceous earth and silica were mixed, the recovery rate was much lower than that in the case of using kaolin or silica alone. In the experimental group in which hydroxyapatite was mixed with kaolin or silica, it was found that protein binding was not performed better than that treated with kaolin or silica alone.

도 1과 도 2에서 얻은 결과를 정량화하기 위해, 쿠마시 브릴리언트 G250을 포함하는 단백질 정량 용액을 이용하여 595 nm의 파장에서 흡광도를 측정하였다. 이로부터 단백질의 회수량을 계산하여, 초기 단백질 시료와 비교한 총량 대비 백분율로 회수율을 구하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.To quantify the results obtained in FIGS. 1 and 2, the absorbance was measured at a wavelength of 595 nm using a protein quantitative solution containing Coomassie Brilliant G250. From this, the recovery of protein was calculated, and the recovery rate was calculated as a percentage of the total amount compared to the initial protein sample, and the results are shown in Table 1.

고령토, 실리카, 실리케이트 및 소수성 폴리머 등을 담체로 이용한 단백질 농축 실험에서 단백질 회수율을 비교한 결과Comparison of protein recovery in protein enrichment experiments using kaolin, silica, silicate and hydrophobic polymers as carriers 사용한 폴리머Used polymer 회수율(%) ±표준편차Recovery rate (%) ± standard deviation 규조토Diatomaceous earth 22 ±522 ± 5 고령토china clay 86 ±886 ± 8 실리카Silica 88 ±688 ± 6 벤토나이트Bentonite 25 ±225 ± 2 앰버라이트Amberlite 2 ±12 ± 1 도웩스 레진Dows Resin 00 비엔디 레진BND resin 18 ±518 ± 5 하이드록시아파타이트Hydroxyapatite 4 ±44 ± 4 규조토+고령토Diatomaceous Earth + Kaolin 85 ±285 ± 2 규조토+실리카Diatomaceous Earth + Silica 84 ±484 ± 4 고령토+실리카Kaolin + Silica 92 ±392 ± 3 고령토+하이드록시아파타이트Kaolin + Hydroxyapatite 35 ±235 ± 2 실리카+하이드록시아파타이트Silica + hydroxyapatite 42 ±442 ± 4

[실시예 2] 본 발명의 단백질의 농축 및 정제에 있어서 결합 조건, 세척 조건 및 용출 조건의 확립Example 2 Establishment of binding conditions, washing conditions and elution conditions in the concentration and purification of the protein of the present invention

본 발명의 단백질의 농축 및 정제에 있어서 단백질과 담체 간의 최적 결합 조건을 확립하기 위해, 상기 실시예 1에서 가장 우수한 단백질 결합능을 보인 고령토와 실리카의 1:1(부피 대비) 혼합물을 담체로 사용하여 여러 결합 조건에서 단백질과 담체 간의 결합 정도를 확인하였다. 단백질과 담체 간의 결합에 사용된 완충액은 pH 4 - 10의 범위를 지닌 용액들을 사용하였으며, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 실험을 수행하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.In order to establish the optimum binding conditions between the protein and the carrier in the concentration and purification of the protein of the present invention, a 1: 1 (by volume) mixture of kaolin and silica showing the best protein binding capacity in Example 1 was used as a carrier. The degree of binding between the protein and the carrier was confirmed under various binding conditions. The buffer used for binding between the protein and the carrier was used solutions having a range of pH 4-10, the experiment was carried out in the same manner as in Example 1 and the results are shown in Table 2.

단백질과 담체 간의 결합 조건에 따른 단백질 회수율 비교Comparison of Protein Recovery According to Binding Conditions between Protein and Carrier 결합 완충액의 조성Composition of Binding Buffer 회수율 (%) ±표준편차Recovery Rate (%) ± Standard Deviation 100mM Tris-HCl, pH7.0100 mM Tris-HCl, pH7.0 82 ± 682 ± 6 100mM Tris-HCl, pH8.0100 mM Tris-HCl, pH8.0 75 ± 575 ± 5 100mM Tris-HCl, pH9.0100 mM Tris-HCl, pH9.0 50 ± 250 ± 2 100mM Tris-HCl, pH10.0100 mM Tris-HCl, pH10.0 35 ± 735 ± 7 100mM Sodium acetate, pH4.0100 mM Sodium acetate, pH4.0 84 ± 884 ± 8 100mM Sodium acetate, pH5.0100 mM Sodium acetate, pH5.0 89 ± 689 ± 6 100mM Sodium acetate, pH6.0100 mM Sodium acetate, pH6.0 87 ± 587 ± 5 100mM Phosphate buffer, pH7.0100 mM Phosphate buffer, pH7.0 79 ± 479 ± 4 100mM Sodium carbonate, pH7.0100 mM Sodium carbonate, pH7.0 81 ± 481 ± 4 10mM Sodium acetate, pH5.010 mM Sodium acetate, pH5.0 75 ± 575 ± 5 50mM Sodium acetate, pH5.050 mM Sodium acetate, pH5.0 84 ± 484 ± 4 100mM Sodium acetate, pH5.0100 mM Sodium acetate, pH5.0 89 ± 689 ± 6 200mM Sodium acetate, pH5.0200 mM Sodium acetate, pH5.0 87 ± 587 ± 5

표 2에서 나타난 바와 같이, 완충액의 조성과 상관없이 pH 4 - 8 범위의 중성 근처 pH에서 단백질과 담체 간의 결합력이 우수하여, 단백질의 회수율이 높음을 알 수 있었다. 특히 완충액의 pH가 약산성에 가까와질수록 회수율은 증가하였으나, 알카리성이 될수록 단백질과 담체 간의 결합이 현저히 낮아졌다. 완충액 내의 아세트산염의 농도는 회수율에 거의 영향을 주지 않았다.As shown in Table 2, regardless of the composition of the buffer solution was excellent in the binding strength between the protein and the carrier at a neutral near pH range of pH 4-8, it was found that the recovery of the protein is high. In particular, as the pH of the buffer approached the weak acidity, the recovery rate increased, but as the alkalinity decreased, the binding between the protein and the carrier was significantly lower. The concentration of acetate in the buffer had little effect on the recovery.

그러므로 광범위한 단백질에 적용될 수 있는 단백질 농축 및 정제 방법에 있어서, pH 4 - 8 범위의 완충액을 결합 용액으로 사용할 때 단백질과 담체 간의 결합이 최적으로 이루어짐을 알 수 있다.Therefore, in the protein concentration and purification method that can be applied to a wide range of proteins, it can be seen that the binding between the protein and the carrier is optimal when using a buffer solution in the pH range of 4-8.

한편, 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법에 있어서 이물질의 최적 세척 조건을 확립하기 위해, 여러 세척 조건에서 단백질이 정제되는 정도를 확인하였다. 이물질의 세척에 사용된 용액은 다양한 농도로 에탄올이 함유된 아세트산염 용액을 사용하였다. 표 2에서 얻은 최적의 결합 조건을 기준으로 하여, 100mM의 아세트산염 용액에 희석된 단백질 용액에 고령토와 실리카의 1:1 혼합물을 첨가한 후 10분간 상온에서 결합시켰다. 원심분리를 통해 얻은 침전물을 각 세척액으로 2회 세척 후, 단백질의 회수율을 측정하여 그 결과를 표 3에 나타내었다.On the other hand, in the protein concentration and purification method of the present invention, in order to establish the optimal washing conditions of foreign matter, the degree of protein purification under various washing conditions was confirmed. The solution used for washing the foreign matter was used an acetate solution containing ethanol at various concentrations. Based on the optimal binding conditions obtained in Table 2, 1: 1 mixture of kaolin and silica was added to the protein solution diluted in 100 mM acetate solution, and then bound at room temperature for 10 minutes. After washing the precipitate obtained by centrifugation twice with each washing solution, the recovery rate of the protein is measured and the results are shown in Table 3.

이물질의 세척 조건에 따른 단백질 회수율 비교Comparison of Protein Recovery According to Washing Conditions of Foreign Matter 세척용 완충액의 조성Composition of Washing Buffer 회수율 (%) ±표준편차Recovery Rate (%) ± Standard Deviation 100mM Sodium acetate, pH5.0100 mM Sodium acetate, pH5.0 88 ± 688 ± 6 100mM Sodium acetate, pH5.0 + 10% ethanol100 mM Sodium acetate, pH5.0 + 10% ethanol 89 ± 489 ± 4 100mM Sodium acetate, pH5.0 + 20% ethanol100 mM Sodium acetate, pH5.0 + 20% ethanol 87 ± 487 ± 4 100mM Sodium acetate, pH5.0 + 30% ethanol100 mM Sodium acetate, pH5.0 + 30% ethanol 74 ± 874 ± 8 100mM Sodium acetate, pH5.0 + 50% ethanol100 mM Sodium acetate, pH5.0 + 50% ethanol 45 ± 745 ± 7

표 3에 나타난 바와 같이, 100 mM 아세트산염 완충액에 10 - 30 % 범위로 에탄올이 희석된 세척액은 우수한 단백질 회수율을 보였다. 그러나 50 %로 에탄올 농도가 증가하자 이물질만 제거되는 것이 아니라, 단백질과 담체 간의 결합력까지 영향을 받게 되어 단백질 회수율이 현저히 저하되는 것을 알 수 있었다.As shown in Table 3, the wash solution diluted with ethanol in the range of 10-30% in 100 mM acetate buffer showed excellent protein recovery. However, when the ethanol concentration was increased to 50%, not only the foreign matter was removed but also the binding force between the protein and the carrier was affected, indicating that the protein recovery was significantly reduced.

그러므로, 광범위한 단백질에 적용될 수 있는 단백질 농축 및 정제 방법에 있어서, pH 4 - 8 범위의 완충액에 5 - 30 %의 알코올을 함유한 용액을 세척 용액으로 사용할 때, 단백질과 담체 간의 결합에 영향을 주지 않으면서 이물질이 최적으로 세척됨을 알 수 있다.Therefore, in protein concentration and purification methods that can be applied to a wide range of proteins, when a solution containing 5-30% alcohol in a buffer in the pH 4-8 range is used as the washing solution, the binding between the protein and the carrier is not affected. It can be seen that foreign matter is optimally cleaned without

한편, 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법에 있어서 단백질의 최적 용출 조건을 확립하기 위해, 여러 용출 조건에서 단백질의 회수율을 확인하였다. 상기 실시예의 결과로부터 얻은 최적의 조건으로 단백질과 담체를 결합시키고 세척 과정을 거쳐, 다양한 조건 하에서 단백질을 용출하고 단백질 회수율을 측정하여 그 결과를표 4에 나타내었다.On the other hand, in the protein concentration and purification method of the present invention, in order to establish the optimum elution conditions of the protein, the recovery rate of the protein was confirmed under various elution conditions. The optimal conditions obtained from the results of the above example were combined with the carrier and the washing process, the protein was eluted under various conditions and the protein recovery was measured and the results are shown in Table 4.

단백질의 용출 조건에 따른 단백질 회수율 비교Comparison of Protein Recovery by Protein Elution Conditions 단백질 용출 완충액의 조성Composition of Protein Elution Buffer 회수율 (%) ±표준편차Recovery Rate (%) ± Standard Deviation 50mM Tris-HCl, pH8.0, boil50 mM Tris-HCl, pH8.0, boil 72 ± 672 ± 6 50mM Tris-HCl, pH8.0, 상온50 mM Tris-HCl, pH8.0, Room temperature 12 ± 412 ± 4 50mM Tris-HCl, pH8.0 + 0.1% SDS, 상온50 mM Tris-HCl, pH8.0 + 0.1% SDS, room temperature 34 ± 234 ± 2 50mM Tris-HCl, pH8.0 + 0.5% SDS, 상온50 mM Tris-HCl, pH8.0 + 0.5% SDS, room temperature 66 ± 866 ± 8 50mM Tris-HCl, pH8.0 + 1% SDS, 상온50 mM Tris-HCl, pH8.0 + 1% SDS, room temperature 88 ± 588 ± 5 50mM Tris-HCl, pH8.0 + 1% SDS + 5mM EDTA, 상온50 mM Tris-HCl, pH8.0 + 1% SDS + 5 mM EDTA, room temperature 89 ± 789 ± 7 50mM Tris-HCl, pH8.0 + 1% SDS + 0.1M NaCl, 상온50 mM Tris-HCl, pH8.0 + 1% SDS + 0.1M NaCl, room temperature 82 ± 382 ± 3 50mM Tris-HCl, pH8.0 + 1% SDS + 0.5M NaCl, 상온50 mM Tris-HCl, pH8.0 + 1% SDS + 0.5M NaCl, room temperature 72 ± 672 ± 6 50mM Tris-HCl, pH8.0 + 1% SDS + 1M NaCl, 상온50 mM Tris-HCl, pH8.0 + 1% SDS + 1M NaCl, room temperature 56 ± 456 ± 4 50mM Tris-HCl, pH8.0 + 0.5M TMAC, 상온50 mM Tris-HCl, pH8.0 + 0.5M TMAC, room temperature 58 ± 258 ± 2

표 4에 나타난 바와 같이, SDS를 처리했을 경우 농도의존적으로 단백질의 회수율이 증가하였다. 그러나 염농도를 증가시키거나, 소수성 결합에 영향을 주는 TMAC 또는 2가 이온의 킬레이터인 EDTA를 처리한 경우는 단백질의 용출에 거의 영향을 미치지 않았다.As shown in Table 4, the SDS treatment increased the protein recovery rate in a concentration-dependent manner. However, treatment with TMAC or EDTA, a chelator of divalent ions, which increased salt concentration or affected hydrophobic binding, had little effect on protein elution.

그러므로 광범위한 단백질에 적용될 수 있는 단백질 농축 및 정제 방법에 있어서, pH 7 - 10 범위의 완충액에 0.5 - 2 %의 SDS가 함유된 용액을 단백질 용출 용액으로 사용할 때 단백질이 최적으로 용출됨을 알 수 있다.Therefore, in the protein concentration and purification method that can be applied to a wide range of proteins, it can be seen that the protein is optimally eluted when a solution containing 0.5-2% SDS in a pH 7-10 buffer is used as the protein elution solution.

[실시예 3] 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법을 이용한 분자량이 알려진 정제된 단백질의 농축 및 정제Example 3 Concentration and Purification of Purified Proteins of Known Molecular Weight Using the Protein Concentration and Purification Method of the Present Invention

본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법이 희석된 단백질의 농축 및 정제에 적합한지 확인하기 위해, 분자량이 알려진 정제된 단백질들을 대상으로 실험을 수행하였다.In order to confirm that the protein concentration and purification method of the present invention is suitable for the concentration and purification of diluted proteins, experiments were conducted on purified proteins of known molecular weight.

사용한 정제 단백질은 포스포릴라제 B(phosphorylase B, 98 KDa), BSA(bovine serum albumin, 66 KDa), 에그 알부민(egg albumin, 45 KDa), 카보닉 안하이드라제(carbonic anhydrase, 29 KDa), 트립신 저해제(trypsin inhibitor, 21 KDa), 그리고 리소자임(lysozyme, 14 KDa)이다. 각각의 단백질을 10㎍/㎖의 농도로 100 mM, pH 5.0의 아세트산염 완충액에 희석하고, 고령토와 실리카의 1:1 혼합액 10 ㎕(100 ㎎/㎖)를 첨가하여 10분간 상온에서 반응시켰다. 원심분리하여 얻은 침전물을 20 % 에탄올을 함유한 pH 5.0의 100 mM 아세트산염 완충액 500 ㎕로 2회 세척하였다. 세척한 침전물에 50 mM Tris-HCl, pH 8.0, 1 % SDS, 5 mM EDTA의 단백질 용출 용액 10 ㎕의 단백질 용출용액을 첨가한 후 10분간 상온에서 반응시켰다. 원심분리하여 얻은 상등액을 12 % 폴리아크릴아미드 젤 상에서 분석하였다. 정제된 단백질은 쿠마시 브릴리언트 블루 R250을 포함하는 염색 용액을 이용하여 확인하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다.Purified proteins used were phosphorylase B (98 KDa), BSA (bovine serum albumin, 66 KDa), egg albumin (egg albumin, 45 KDa), carbonic anhydrase (29 KDa) , Trypsin inhibitor (21 KDa), and lysozyme (14 KDa). Each protein was diluted in an acetate buffer of 100 mM, pH 5.0 at a concentration of 10 µg / ml, and 10 µl (100 mg / ml) of a 1: 1 mixture of kaolin and silica was added and reacted at room temperature for 10 minutes. The precipitate obtained by centrifugation was washed twice with 500 μl of 100 mM acetate buffer pH 5.0 containing 20% ethanol. To the washed precipitate was added 10 μl of a protein elution solution of 50 mM Tris-HCl, pH 8.0, 1% SDS, 5 mM EDTA, followed by reaction at room temperature for 10 minutes. Supernatants obtained by centrifugation were analyzed on 12% polyacrylamide gels. Purified protein was identified using a staining solution containing Coomassie Brilliant Blue R250, the results are shown in FIG.

도 3에 나타난 바와 같이, 모든 단백질은 높은 회수율로 정제되었다. 그러므로 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법은 분자량 등 단백질의 개별적인 특성에 관계없이 광범위한 단백질에 효과적으로 적용할 수 있음을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 3, all proteins were purified with high recovery. Therefore, it can be seen that the protein concentration and purification method of the present invention can be effectively applied to a wide range of proteins regardless of the individual characteristics of the protein, such as molecular weight.

[실시예 4] 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법을 이용한 대장균 DH5α 세포 추출물로부터의 단백질의 농축 및 정제Example 4 Concentration and Purification of Proteins from Escherichia Coli DH5α Cell Extracts Using the Protein Concentration and Purification Methods of the Present Invention

본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법을 이용하여 세포 추출물로부터 효과적으로 모든 단백질을 농축하고 정제할 수 있는지 확인하기 위해, 대장균 DH5α로부터 추출한 단백질 혼합액을 대상으로 실험을 수행하였다.In order to confirm that all proteins can be effectively concentrated and purified from cell extracts using the protein concentration and purification method of the present invention, experiments were performed on protein mixtures extracted from E. coli DH5α.

DH5a의 세포 추출액을 100 mM 아세트산염 결합 완충액에 1:100으로 희석하여 실시예 3과 동일한 방법으로 담체에 결합시킨 후 세척하고 용출하였다. 폴리아크릴아미드 젤 전기 영동 분석 후, 단백질의 검출에 있어 민감도를 높이기 위해 은 염색법을 사용하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.Cell extracts of DH5a were diluted 1: 100 in 100 mM acetate binding buffer, bound to the carrier in the same manner as in Example 3, washed and eluted. After polyacrylamide gel electrophoresis analysis, silver staining was used to increase the sensitivity in protein detection, and the results are shown in FIG. 4.

도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법에 의해 세포 추출물 내의 단백질들은 그 분자량에 관계없이 모두 높은 회수율로 정제되었다. 또한 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법을 통해 희석된 세포 추출물 내의 단백질이 고농도로 잘 농축되었음을 알 수 있다.As shown in Figure 4, by the protein concentration and purification method of the present invention, the proteins in the cell extract were all purified with high recovery regardless of their molecular weight. In addition, it can be seen that the protein in the diluted cell extract was well concentrated at a high concentration through the protein concentration and purification method of the present invention.

[실시예 5] 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법을 이용한 세포 배양액 내 미량 단백질의 농축Example 5 Concentration of Trace Proteins in Cell Culture Using Protein Concentration and Purification Method of the Present Invention

본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법을 이용하여 세포 배양액 내에 존재하는 미량 단백질의 농축 및 정제가 가능한지 확인하기 위해, 인터페론 베타(interferon β)를 분비하는 인간 섬유아세포의 배양액으로부터 인터페론 베타를 농축하고 정제하였다.In order to confirm that the concentration and purification of trace proteins present in the cell culture is possible using the protein concentration and purification method of the present invention, the interferon beta was concentrated and purified from the culture solution of human fibroblasts secreting interferon beta. .

상기 세포의 배양액 1㎖에 10㎕의 액상 담체 슬러리를 첨가한 후 10분간 반응시켰다. 실시예 3과 동일한 방법으로 세척하고 용출한 후, 폴리아크릴아미드 젤 전기 영동법으로 분석하여 그 결과를 도 5a에 나타내었다.10 μl of a liquid carrier slurry was added to 1 ml of the culture medium of the cells, followed by reaction for 10 minutes. After washing and eluting in the same manner as in Example 3, the result was analyzed by polyacrylamide gel electrophoresis and the results are shown in FIG. 5A.

정제된 단백질 용액 내에 인터페론 베타가 존재하는지 확인하기 위해, 폴리아크릴아미드 젤 전기 영동 분석 후 인간 인터페론 베타에 대한 항체를 이용하여 웨스턴 분석(Western analysis)을 실행하고, 그 결과를 도 5b에 나타내었다.To confirm the presence of interferon beta in the purified protein solution, Western analysis was performed using an antibody against human interferon beta after polyacrylamide gel electrophoresis, and the results are shown in FIG. 5B.

도 5a에 나타난 바와 같이, 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법은 배양액 내에 존재하는 모든 단백질들을 높은 회수율로 농축하고 정제할 수 있었다. 또한 도 5b에서는 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법을 통해 세포에서 배양액으로 분비된 인터페론 베타가 효율적으로 농축되고 정제되었음을 알 수 있었다.As shown in Figure 5a, the protein concentration and purification method of the present invention was able to concentrate and purify all the proteins present in the culture at a high recovery rate. In addition, in Figure 5b it can be seen that through the protein concentration and purification method of the present invention, the interferon beta secreted from the cells into the culture medium was efficiently concentrated and purified.

[실시예 6] 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법을 이용한 폴리아크릴아미드 젤로부터의 단백질 분리 및 정제Example 6 Protein Separation and Purification from Polyacrylamide Gel Using Protein Concentration and Purification Method of the Present Invention

본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법을 이용하여 폴리아크릴아미드 젤로부터 단백질을 효율적으로 분리하고 정제할 수 있는지 확인하기 위해, 생쥐의 간으로부터 추출한 전체 단백질을 폴리아크릴아미드 젤 상에서 전기 영동하였다. 전기 영동 후, 젤을 쿠마시 브릴리언트 블루 R250이 함유된 용액으로 염색하고, 메탄올과 초산이 함유된 용액으로 탈염색하였다. 면도칼을 이용하여 염색된 젤로부터 원하는 단백질을 오려낸 후, 젤 조각을 0.1 % SDS, 0.1 M 소듐 카보네이트(sodium carbonate), pH 7.4의 완충액에서 파쇄하여 37℃에서 1시간 반응시켰다. 원심분리하여 얻은 상등액을 실시예 3과 동일한 방법으로 농축 및 정제하여 그 결과를 도 6에 나타내었다.To ensure that proteins can be efficiently isolated and purified from polyacrylamide gels using the protein concentration and purification methods of the present invention, whole proteins extracted from the liver of mice were electrophoresed on polyacrylamide gels. After electrophoresis, the gel was stained with a solution containing Coomassie Brilliant Blue R250 and destained with a solution containing methanol and acetic acid. After the desired protein was cut out from the gel stained with a razor, the gel pieces were crushed in a buffer of 0.1% SDS, 0.1 M sodium carbonate, pH 7.4 and reacted at 37 ° C. for 1 hour. The supernatant obtained by centrifugation was concentrated and purified in the same manner as in Example 3, and the results are shown in FIG.

상기 결과를 재차 확인하기 위해, GST(glutathione-S-tranferase) 융합 단백질을 생산하는 재조합 대장균 균주로부터 얻은 단백질 추출물을 폴리아크릴아미드 젤로 전기 영동 분석한 후, 상기와 같은 방법으로 다양한 크기의 GST 융합 단백질을 겔로부터 적출하여 정제하였다. GST 융합 단백질이 제대로 정제되었는지 확인하기 위해, GST에 대한 항체를 이용하여 웨스턴 분석하고 그 결과를 도 7에 나타내었다.To reconfirm the above results, the protein extract obtained from the recombinant E. coli strain producing GST (glutathione-S-tranferase) fusion protein was subjected to electrophoresis analysis using polyacrylamide gel, and then GST fusion proteins of various sizes were prepared as described above. Was extracted from the gel and purified. In order to confirm that the GST fusion protein was properly purified, Western analysis using an antibody against GST and the results are shown in FIG. 7.

도 6과 도 7에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법은 폴리아크릴아미드 젤 내에 존재하는 여러 종류의 단백질을 효율적으로 분리하고 정제할 수 있음을 확인하였다.As shown in Figures 6 and 7, it was confirmed that the protein concentration and purification method of the present invention can efficiently separate and purify various types of proteins present in the polyacrylamide gel.

본 발명의 단백질 농축 및 정제 방법은 단백질의 물리적 특성 및 화학적 특성과 상관없이 모든 종류의 단백질에 대해 적용이 가능하므로, 어떤 단백질이든지 간단한 조작을 통해 순수한 단백질을 고수율로 얻게 하는 효과가 있다.Protein concentration and purification method of the present invention can be applied to all kinds of proteins irrespective of the physical and chemical properties of the protein, any protein has the effect of obtaining a pure protein in a high yield through a simple operation.

본 발명의 단백질의 농축 및 정제 방법은 세포 추출액 내에 포함된 모든 단백질을 효과적으로 농축하고 정제할 수 있으므로, 진단 목적으로 조직 또는 배양 세포로부터 단백질을 얻고자 할 때 유용하게 사용될 수 있다.Since the method of concentrating and purifying the protein of the present invention can effectively concentrate and purify all proteins contained in the cell extract, it can be usefully used when obtaining proteins from tissue or culture cells for diagnostic purposes.

본 발명의 단백질의 농축 및 정제 방법은 세포로부터 분비되어 배양액에 희석된 미량의 단백질도 고수율로 농축하고 정제할 수 있으므로, 현재 농축 방법이 어려워 고가로 공급되고 있는 항체와 호르몬 등의 의료용 단백질의 분리와 산업용 단백질의 생산에 있어 큰 발전을 기대할 수 있다.In the protein concentration and purification method of the present invention, even a small amount of protein secreted from the cell and diluted in the culture medium can be concentrated and purified in high yield. Significant advances can be expected in the isolation and production of industrial proteins.

본 발명의 단백질의 농축 및 정제 방법은 폴리아크릴아미드 젤로부터 단백질을 효과적으로 적출하고 정제할 수 있어, 단백질에 관련된 연구 분야에 있어 획기적인 발전을 기대할 수 있다.The method for concentrating and purifying the protein of the present invention can effectively extract and purify the protein from the polyacrylamide gel, and thus, a breakthrough in the field of research related to the protein can be expected.

Claims (10)

광범위한 단백질의 농축 및 정제 방법에 있어서, 1) 고령토, 실리카 및 실리케이트를 담체로 하고, pH 4 - 8 범위의 완충액을 결합 용액으로 사용하여 단백질과 담체를 결합시키는 단계, 2) 담체에 결합되지 않은 이물질을 제거하는 단계 및 3) 담체로부터 단백질을 분리하여 용출시키는 단계의 세 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 단백질의 농축 및 정제 방법A method for concentrating and purifying a wide range of proteins, comprising the steps of: 1) binding a protein to a carrier using kaolin, silica and silicate as a carrier, and using a buffer in the range of pH 4-8 as a binding solution, and 2) not binding to the carrier. Method for concentrating and purifying proteins, comprising three steps of removing foreign matter and 3) separating and eluting the protein from the carrier 제 1항에 있어서, 담체에 결합되지 않은 이물질 제거에 사용되는 용액으로 pH 4 - 8 범위의 완충액에 5 - 30 %의 알코올이 함유된 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 단백질의 농축 및 정제 방법The method for concentrating and purifying proteins according to claim 1, wherein a solution containing 5-30% alcohol in a buffer in the range of pH 4-8 is used as a solution for removing foreign matter not bound to the carrier. 제 1항에 있어서, 담체로부터 단백질을 분리하여 용출시키는 용액으로 pH 7 - 10 범위의 완충액에 0.5 - 2 %의 SDS가 함유된 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 단백질의 농축 및 정제 방법The method for concentrating and purifying proteins according to claim 1, wherein a solution containing 0.5-2% SDS in a buffer in a pH range of 7 to 10 is used as a solution for separating and eluting the protein from the carrier. 제 1항에 있어서, 고령토, 실리카 및 실리케이트는 0.1 - 10 ㎛ 범위의 입자 크기를 가진 것을 사용함을 특징으로 하는 단백질의 농축 및 정제 방법The method of claim 1, wherein the kaolin, silica and silicate have a particle size in the range of 0.1-10 μm. 제 1항에 있어서, 단백질에 결합시키는 담체로, 고령토, 실리카 및 규조토중에서 선택된 하나의 물질 또는 두 물질을 일정 비율로 혼합한 이종 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 단백질의 농축 및 정제 방법[Claim 2] The method for concentrating and purifying proteins according to claim 1, wherein a carrier for binding to a protein is used as a carrier selected from kaolin, silica, and diatomaceous earth, or a heterogeneous mixture of two substances mixed at a predetermined ratio. 제 5항에 있어서, 이종 혼합물의 경우 각 성분의 혼합 비율이 1:1 - 1:5의 범위인 것을 특징으로 하는 단백질의 농축 및 정제 방법6. The method for concentrating and purifying proteins according to claim 5, wherein in the heterogeneous mixture, the mixing ratio of each component is in the range of 1: 1-1: 5. 제 1항에 있어서, 단백질에 결합시키는 담체는 콜로이드성 액상 슬러리 형태인 것을 특징으로 하는 단백질의 농축 및 정제 방법The method of claim 1, wherein the carrier to be bound to the protein is in the form of a colloidal liquid slurry. 제 7항에 있어서, 슬러리 제조용 완충액은 pH 4 - 8 범위이며, 슬러리의 최종 농도가 중량 대비 완충액 ㎖당 10 - 500mg인 것을 특징으로 하는 단백질의 농축 및 정제 방법8. The method of claim 7, wherein the slurry for preparing the slurry is in the range of pH 4-8, and the final concentration of the slurry is 10-500 mg / ml of the buffer by weight. 제 2항에 있어서, 알코올은 메탄올, 에탄올 및 프로판올의 저급 알코올임을 특징으로 하는 단백질의 농축 및 정제 방법3. The method of claim 2, wherein the alcohol is a lower alcohol of methanol, ethanol and propanol. 제 1항에 있어서, 2)단계는 pH 4 - 8 범위의 완충액에 5 - 30 %의 메탄올, 에탄올 및 프로판올의 저급 알코올이 함유된 용액을 사용하여 담체에 결합되지 않은 이물질을 제거하는 단계 및 3)단계는 pH 7 - 10 범위의 완충액에 0.5 - 2 %의 SDS가 함유된 용액을 사용하여 담체로부터 단백질을 분리하여 용출시키는 단계로이루어짐을 특징으로 하는 단백질의 농축 및 정제 방법The method of claim 1, wherein step 2) is performed by removing a foreign substance not bound to the carrier using a solution containing 5-30% of a lower alcohol of methanol, ethanol and propanol in a buffer ranging from pH 4-8. The step of separating and eluting the protein from the carrier using a solution containing 0.5-2% SDS in a buffer in the pH range of 7-10, characterized in that the concentration and purification of the protein
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