KR20200121096A - Solvent for Extracting Lipopolysaccharide and Method for Lipopolysaccharide Extraction Using Thereof - Google Patents

Solvent for Extracting Lipopolysaccharide and Method for Lipopolysaccharide Extraction Using Thereof Download PDF

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KR20200121096A
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Abstract

The present invention relates to a solvent for extracting lipopolysaccharides (LPS), which can be used to efficiently extract LPS from Gram-negative bacteria, and to a LPS extraction method using the same. The solvent for LPS extraction is effective in extracting a complete form of LPS from Gram-negative bacteria, and when the solvent for LPS extraction is used, LPS having high immune cell activity can be more easily extracted. Also, it is possible to obtain an LPS extract that is helpful in improving the immunity of mammals including humans.

Description

리포폴리사카라이드 추출용 용매 및 이를 이용한 리포폴리사카라이드 추출 방법{Solvent for Extracting Lipopolysaccharide and Method for Lipopolysaccharide Extraction Using Thereof}Solvent for Extracting Lipopolysaccharide and Method for Lipopolysaccharide Extraction Using Thereof}

본 발명은 그람음성균에서 리포폴리사카라이드(lipopolysaccharide; LPS)를 효율적으로 추출하는데 사용 가능한 LPS 추출용 용매 및 이를 이용한 리포폴리사카라이드 추출 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a solvent for extracting LPS that can be used to efficiently extract lipopolysaccharide (LPS) from Gram-negative bacteria and a method for extracting lipopolysaccharide using the same.

LPS는 그람음성균의 외막 내 주요 구성 성분 중 하나로서 자연에 대응하고 상호작용하는 세포외 물리적 장벽을 제공하며, 면역 시스템에 의해 박테리아 병원체의 침입을 탐침하는 마커로 인식된다 (Rosenfeld and Shai, 2006). LPS는 지질 A(lipid A), 비반복성 코어 올리고당(non-repeating core oligosaccharide), 가변적인 O-항원 다당류(O-antigen polysaccharide; O-PS)로 이루어진 고도로 변형된 당지질(glycolipid)이다. LPS의 소수성 앵커(hydrophobic anchor)인 지질 A는 염증을 나타내는 원인으로 드러났다 (Poltorak et al., 1998; Hoshino et al., 1999; Aderem and Ulevitch, 2000). 한편, O-PS 잔기는 구성 성분과 길이에 따라 다양한데, 병원체의 항원형(serotype)을 나타내는 특징이 있으며 (Raetz and Whitfield, 2002) 면역세포를 자극하는데 있어서도 중요하다 (Plevin et al., 2016). 박테리아 게놈에 대한 정보가 증가하면서 지질 A 및 코어 올리고당 생합성을 위한 공통 유전자(consensus gene)가 더욱 잘 이해되고 있으나, O-PS 부위의 변이에 대한 분자 매커니즘(molecular mechanisms)은 잘 알려지지 않고 있다.LPS is one of the major constituents in the outer membrane of Gram-negative bacteria, provides an extracellular physical barrier that responds to and interacts with nature, and is recognized by the immune system as a marker for invading bacterial pathogens (Rosenfeld and Shai, 2006) . LPS is a highly modified glycolipid consisting of lipid A, non-repeating core oligosaccharide, and variable O-antigen polysaccharide (O-PS). Lipid A, a hydrophobic anchor of LPS, has been shown to be a cause of inflammation (Poltorak et al., 1998; Hoshino et al., 1999; Aderem and Ulevitch, 2000). On the other hand, O-PS residues vary according to their constituent components and lengths, and are characterized by the serotype of the pathogen (Raetz and Whitfield, 2002) and are also important in stimulating immune cells (Plevin et al., 2016). . As information on the bacterial genome increases, the consensus gene for lipid A and core oligosaccharide biosynthesis is better understood, but the molecular mechanisms for mutation of the O-PS site are not well known.

박테리아에서 다양한 형태의 LPS를 추출하기 위해, 많은 방법들이 개발되어 왔다. 가장 널리 사용되는 방법 중 하나는 높은 수율과 짧은 공정 시간으로 수행할 수 있는 핫 페놀-워터(hot phenol-water) 방법이다 (Westphal et al., 1952). 그러나, 친유성인 헵토스(heptose)를 적게 함유하는 ‘rough’ LPS(R-LPS)는 페놀로 추출되기 어렵다 (Kasai and Nowtny, 1967). 이전 연구들에 따르면, LPS의 친수성 또는 친유성 특성이 유기 용매에 의한 추출 효율에 영향을 미친다 (Hickman and Ashwell, 1966; Kasai and Nowtny, 1967; Raff and Wheat, 1968). Galanos 등 (1969)은 페놀, 클로로포름, 석유 에테르(petroleum ether)를 혼합한 용매를 이용하여 R-LPS를 추출하는 대체 방법을 개발하였으나, 야생형인 ‘smooth’ LPS(S-LPS)와 특정 불순물도 추출되는 문제가 발생하였다. 현재까지는 추출 목적에 따라 부탄올 (Morrison and Leive, 1975), 2% SDS-0.1 M EDTA-0.25 M MgCl2 용액 (Darveau and Hancock, 1983), MgCl2-트리톤 X-100 용액 (Uchida and Mizushima, 1987), 끓는 물(boiling water) (Eidhin and Mouton, 1993), 메탄올 (Nurminen and Vaara, 1996), 클로로포름-메탄올 (Henderson et al., 2013)을 이용한 LPS 추출 방법이 개발되었다. 그러나, 종(species)이 다른 균주로부터 모든 종류의 LPS를 추출하는 방법, 다른 환경 조건에서 동일한 종으로부터 LPS를 추출하는 방법에 대해서는 현재 사용 가능한 방법이 없는 실정이다. 게다가, 추출 효율, 생물학적 시험에서 품질 및 동등성에 대한 의문이 여전히 남아있다. 추출시 선호되는 LPS 종류가 무엇인지, 새로운 방법의 개발에 따라 변경되는지를 알기 위해서는 먼저 일반적으로 사용되는 추출 방법의 기능 및 한계를 이해하는 것이 중요하다.In order to extract various types of LPS from bacteria, many methods have been developed. One of the most widely used methods is the hot phenol-water method, which can be performed with high yield and short processing time (Westphal et al., 1952). However,'rough' LPS (R-LPS) containing less lipophilic heptose is difficult to extract with phenol (Kasai and Nowtny, 1967). According to previous studies, the hydrophilic or lipophilic properties of LPS influence the extraction efficiency with organic solvents (Hickman and Ashwell, 1966; Kasai and Nowtny, 1967; Raff and Wheat, 1968). Galanos et al. (1969) developed an alternative method for extracting R-LPS using a solvent mixture of phenol, chloroform, and petroleum ether, but the wild type'smooth' LPS (S-LPS) and certain impurities were also developed. There was a problem of extraction. Until now, depending on the purpose of extraction, butanol (Morrison and Leive, 1975), 2% SDS-0.1 M EDTA-0.25 M MgCl 2 solution (Darveau and Hancock, 1983), MgCl 2 -Triton X-100 solution (Uchida and Mizushima, 1987) ), boiling water (Eidhin and Mouton, 1993), methanol (Nurminen and Vaara, 1996), and chloroform-methanol (Henderson et al., 2013) to extract LPS. However, there is no currently available method for a method of extracting all kinds of LPS from strains of different species, or a method of extracting LPS from the same species under different environmental conditions. In addition, questions still remain about extraction efficiency, quality and equivalence in biological testing. It is important to first understand the functions and limitations of commonly used extraction methods in order to know what kind of LPS is preferred during extraction and whether it changes with the development of new methods.

요구되는 LPS의 품질 및 생물학적 활성은 사용되는 추출 용매에 따라, 정제 과정의 진행에 따라 다르다. LPS의 친수성 또는 친유성의 정도가 주요 문제이며, 이에 따라 더 많게 또는 더 적게 추출될 수도 있다. 액체-액체 추출(liquid-liquid phase extraction)은 LPS를 구성하는 다당류의 이온 강도 및 pH, 염 농도, 온도와 같은 주변 환경에 의해 조절된다. 더욱이, 핵산, 단백질과 같은 고분자(macromolecule)에 의한 오염(contamination)은 품질을 저하시키며, 생물학적 적용에 있어서 신뢰할 수 있는 사용이 제한된다. 품질 향상을 위한 핵산 및 단백질의 제거를 위해서는 추출 용매를 이용하여 LPS 추출 전 또는 후에 효소 소화(enzymatic digestion)를 실시할 수 있다.The required quality and biological activity of LPS depend on the extraction solvent used and on the progress of the purification process. The degree of hydrophilicity or lipophilicity of LPS is a major issue, and thus more or less may be extracted. Liquid-liquid phase extraction is controlled by the ionic strength of the polysaccharides constituting the LPS and the surrounding environment such as pH, salt concentration, and temperature. Moreover, contamination by macromolecules such as nucleic acids and proteins degrades quality and limits their reliable use in biological applications. Enzymatic digestion may be performed before or after LPS extraction using an extraction solvent in order to remove nucleic acids and proteins for quality improvement.

본 발명은 그람음성균에서 LPS를 분리하기 위한 용매로서, 30 내지 50%의 페놀, 0.5 내지 2 M의 구아니딘 티오시아네이트, 0.1 내지 0.8 M의 암모늄 티오시아네이트 및 3 내지 10%의 글리세롤로 이루어진 pH 4.5 내지 5.5의 소듐 아세테이트 용액 또는 pH 7.5 내지 8.5의 Tris/HCl 용액을 포함하는 LPS 추출용 용매를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is a solvent for separating LPS from Gram-negative bacteria, a pH consisting of 30 to 50% of phenol, 0.5 to 2 M of guanidine thiocyanate, 0.1 to 0.8 M of ammonium thiocyanate, and 3 to 10% of glycerol An object of the present invention is to provide a solvent for LPS extraction comprising a sodium acetate solution of 4.5 to 5.5 or a Tris/HCl solution of pH 7.5 to 8.5.

여기서, 상기 소듐 아세테이트 용액은 0.05 내지 0.5 M의 소듐 아세테이트를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 Tris/HCl 용액는 0.05 내지 0.5 M의 Tris/HCl를 포함하는 것일 수 있다.Here, the sodium acetate solution may include 0.05 to 0.5 M sodium acetate. In addition, the Tris/HCl solution may contain 0.05 to 0.5 M of Tris/HCl.

또한, 본 발명은 a) 그람음성균을 포함하는 시료에 상기 LPS 추출용 용매를 접촉시켜 1차 시료용액을 제조하는 단계; 및 b) 상기 1차 시료용액을 20 내지 70℃에서 5 내지 50분 동안 열처리하는 단계를 포함하는 LPS 추출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention comprises the steps of: a) preparing a first sample solution by contacting the LPS extraction solvent with a sample containing Gram-negative bacteria; And b) subjecting the first sample solution to heat treatment at 20 to 70° C. for 5 to 50 minutes.

여기서, 상기 b) 단계 이후, c) 열처리된 1차 시료용액에 클로로포름을 첨가하여 2차 시료용액을 제조하는 단계; d) 상기 2차 시료용액을 원심분리하여 수상을 분리하는 단계; 및 e) 상기 수상에 에탄올을 첨가하여 LPS를 침전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, after the step b), c) preparing a second sample solution by adding chloroform to the heat-treated first sample solution; d) separating the aqueous phase by centrifuging the second sample solution; And e) adding ethanol to the aqueous phase to precipitate LPS.

상기 b) 단계는 1차 시료용액을 20 내지 40℃, 또는 50 내지 70℃에서 열처리하는 것일 수 있다.Step b) may be heat-treating the first sample solution at 20 to 40°C, or 50 to 70°C.

<LPS 추출용 용매><LPS extraction solvent>

본 발명의 일 구체예에 따르면, 본 발명은 그람음성균에서 LPS를 분리하기 위한 용매로서, pH 4.5 내지 5.5의 소듐 아세테이트 용액 또는 pH 7.5 내지 8.5의 Tris/HCl 용액을 포함하는 LPS 추출용 용매를 제공한다. According to one embodiment of the present invention, the present invention provides a solvent for extracting LPS comprising a sodium acetate solution of pH 4.5 to 5.5 or a Tris/HCl solution of pH 7.5 to 8.5 as a solvent for separating LPS from Gram-negative bacteria do.

보다 구체적으로, LPS 추출용 용매는 30 내지 50%의 페놀, 0.5 내지 2 M의 구아니딘 티오시아네이트, 0.1 내지 0.8 M의 암모늄 티오시아네이트 및 3 내지 10%의 글리세롤로 이루어진 pH 4.5 내지 5.5의 소듐 아세테이트 용액일 수 있다. 이때, 소듐 아세테이트 용액은 0.05 내지 0.5 M의 소듐 아세테이트를 포함함으로써 최종 pH가 4.5 내지 5.5일 수 있다.More specifically, the solvent for LPS extraction is sodium having a pH of 4.5 to 5.5 consisting of 30 to 50% of phenol, 0.5 to 2 M of guanidine thiocyanate, 0.1 to 0.8 M of ammonium thiocyanate and 3 to 10% of glycerol. It may be an acetate solution. At this time, the sodium acetate solution may have a final pH of 4.5 to 5.5 by including 0.05 to 0.5 M sodium acetate.

또는, LPS 추출용 용매는 30 내지 50%의 페놀, 0.5 내지 2 M의 구아니딘 티오시아네이트, 0.1 내지 0.8 M의 암모늄 티오시아네이트 및 3 내지 10%의 글리세롤로 이루어진 pH 7.5 내지 8.5의 Tris/HCl 용액일 수 있다. 이때, Tris/HCl 용액은 0.05 내지 0.5 M의 Tris/HCl를 포함함으로써 최종 pH가 7.5 내지 8.5일 수 있다.Alternatively, the solvent for LPS extraction is Tris/HCl of pH 7.5 to 8.5 consisting of 30 to 50% of phenol, 0.5 to 2 M of guanidine thiocyanate, 0.1 to 0.8 M of ammonium thiocyanate, and 3 to 10% of glycerol. It can be a solution. At this time, the Tris/HCl solution may have a final pH of 7.5 to 8.5 by including 0.05 to 0.5 M of Tris/HCl.

상기 그람음성균은 외막의 주요 구성 성분으로 LPS를 포함하는데, LPS는 내독소(endotoxin) 활성을 가지는 지질 A, 균주의 항원으로 작용하는 다당체로 이루어진 O-PS 등으로 구성된다. 이러한 그람음성균이 사람을 포함하는 포유동물에 유입되거나, 또는 그람음성균에서 분리된 LPS가 사람을 포함하는 포유동물에 주입될 경우에는 포유동물의 체내에서 LPS에 의해 면역 반응이 일어나는 것으로 알려져 있다.The gram-negative bacteria include LPS as a major constituent of the outer membrane, and LPS is composed of lipid A having endotoxin activity, O-PS, etc. consisting of a polysaccharide acting as an antigen of the strain. When such gram-negative bacteria are introduced into mammals, including humans, or when LPS isolated from gram-negative bacteria is injected into mammals, including humans, it is known that an immune response occurs by LPS in the body of the mammal.

본 발명의 추출 용매 중 페놀(phenol)은 그람음성균의 세포막으로부터 LPS를 분리 또는 추출하는데 사용된다. 이때, 페놀이 단백질을 변성시키고 지질을 녹여 세포막을 파괴한다. 이러한 페놀은 소듐 아세테이트 용액 또는 Tris/HCl 용액을 기준으로 하여 전체 부피의 30 내지 50%로 함유될 수 있다.In the extraction solvent of the present invention, phenol is used to separate or extract LPS from the cell membrane of Gram-negative bacteria. At this time, phenol denatures proteins and dissolves lipids to destroy cell membranes. These phenols may be contained in 30 to 50% of the total volume based on sodium acetate solution or Tris/HCl solution.

상기 구아니딘 티오시아네이트(guanidine thiocyanate) 및 암모늄 티오시아네이트(ammonium thiocyanate)는 카오트로프(chaotrope)로 제공되어 물 분자의 수소결합을 저해하고 단백질, 핵산과 같은 고분자의 변성을 나타내며, 세포벽과 세포막을 파괴하여 세포막으로부터 LPS가 분리되는 것을 유도한다. 이러한 구아니딘 티오시아네이트는 소듐 아세테이트 용액 또는 Tris/HCl 용액을 기준으로 하여 전체 농도의 0.5 내지 2 M로 함유될 수 있다. 또한, 암모늄 티오시아네이트는 소듐 아세테이트 용액 또는 Tris/HCl 용액을 기준으로 하여 전체 농도의 0.1 내지 0.8 M로 함유될 수 있다.The guanidine thiocyanate and ammonium thiocyanate are provided as a chaotrope to inhibit hydrogen bonding of water molecules and denature polymers such as proteins and nucleic acids. Destruction and induces the separation of LPS from the cell membrane. Such guanidine thiocyanate may be contained in a total concentration of 0.5 to 2 M based on sodium acetate solution or Tris/HCl solution. In addition, ammonium thiocyanate may be contained in a total concentration of 0.1 to 0.8 M based on sodium acetate solution or Tris/HCl solution.

상기 글리세롤(glycerol)은 페놀의 용해도를 높여주는 가용화제(solubilizer)로 사용된다. 이러한 글리세롤은 소듐 아세테이트 용액 또는 Tris/HCl 용액을 기준으로 하여 전체 부피의 3 내지 10%로 함유될 수 있다.The glycerol is used as a solubilizer that increases the solubility of phenol. This glycerol may be contained in an amount of 3 to 10% of the total volume based on sodium acetate solution or Tris/HCl solution.

상기 소듐 아세테이트(sodium acetate) 및 Tris/HCl는 LPS 추출용 용매의 산도를 조절하여 LPS를 추출하는데 결정적인 역할을 하며, LPS의 수율을 높이기 위해 사용된다. 이러한 소듐 아세테이트는 소듐 아세테이트 용액을 기준으로 하여 최종 농도의 0.05 내지 0.5 M로 함유될 수 있으며, 이에 따라 최종 소듐 아세테이트 용액(LPS 추출용 용매)의 pH를 4.5 내지 5.5로 조절할 수 있다. 또한, Tris/HCl는 Tris/HCl 용액을 기준으로 하여 최종 농도의 0.05 내지 0.5 M로 함유될 수 있으며, 최종 Tris/HCl 용액(LPS 추출용 용매)의 pH를 7.5 내지 8.5로 조절할 수 있다.The sodium acetate and Tris/HCl play a crucial role in extracting LPS by adjusting the acidity of the solvent for extracting LPS, and are used to increase the yield of LPS. The sodium acetate may be contained in a final concentration of 0.05 to 0.5 M based on the sodium acetate solution, and accordingly, the pH of the final sodium acetate solution (a solvent for LPS extraction) may be adjusted to 4.5 to 5.5. In addition, Tris/HCl may be contained in a final concentration of 0.05 to 0.5 M based on the Tris/HCl solution, and the pH of the final Tris/HCl solution (solvent for LPS extraction) may be adjusted to 7.5 to 8.5.

이러한 LPS 추출용 용매는 종래 LPS 추출에 사용되는 용매에 비해 그람음성균으로부터 높은 수율의 LPS를 얻는데 간편하게 사용될 수 있다.Such a solvent for LPS extraction can be conveniently used to obtain a high yield of LPS from Gram-negative bacteria compared to a solvent used for conventional LPS extraction.

<LPS 추출 방법><LPS extraction method>

본 발명의 다른 일 구체예에 따르면, 본 발명은 그람음성균으로부터 LPS를 추출하는 LPS 추출 방법을 제공한다. 보다 구체적으로는, a) 그람음성균을 포함하는 시료에 전술한 바와 같은 LPS 추출용 용매를 접촉시켜 1차 시료용액을 제조하는 단계; 및 b) 상기 시료용액을 20 내지 70℃에서 5 내지 50분 동안 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이후, c) 열처리된 1차 시료용액에 클로로포름을 첨가하여 2차 시료용액을 제조하는 단계; d) 상기 2차 시료용액을 원심분리하여 수상을 분리하는 단계; 및 e) 상기 수상에 에탄올을 첨가하여 LPS를 침전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the present invention provides an LPS extraction method for extracting LPS from Gram-negative bacteria. More specifically, a) preparing a first sample solution by contacting a sample containing Gram-negative bacteria with the solvent for extracting LPS as described above; And b) heat-treating the sample solution at 20 to 70°C for 5 to 50 minutes. Thereafter, c) preparing a second sample solution by adding chloroform to the heat-treated first sample solution; d) separating the aqueous phase by centrifuging the second sample solution; And e) adding ethanol to the aqueous phase to precipitate LPS.

상기 a) 단계는 그람음성균과 LPS 추출용 용매를 혼합하는 과정이다. 상기 그람음성균은 적절한 배양조건에서 배양되어 LPS를 추출하기 위해 전처리가 된 상태일 수 있다. 상기 LPS 추출용 용매는 전술한 바와 동일하므로, 중복된 설명을 피하기 위해 생략한다. 이러한 그람음성균을 포함하는 시료와 LPS 추출용 용매는 혼합(접촉)되어 1차 시료용액으로 제조될 수 있다.Step a) is a process of mixing Gram-negative bacteria and a solvent for extracting LPS. The Gram-negative bacteria may be cultured under appropriate culture conditions and pretreated to extract LPS. Since the solvent for extracting LPS is the same as described above, it is omitted to avoid redundant description. A sample containing such a gram-negative bacteria and a solvent for extracting LPS may be mixed (contacted) to prepare a primary sample solution.

상기 b) 단계는 1차 시료용액을 20 내지 70℃에서 5 내지 50분 동안 반응시키는 과정이다. 이때, 반응 온도는 20 내지 40℃, 또는 50 내지 70℃일 수 있다. Step b) is a process of reacting the first sample solution at 20 to 70°C for 5 to 50 minutes. At this time, the reaction temperature may be 20 to 40 ℃, or 50 to 70 ℃.

상기 c) 단계 및 d) 단계는 열처리(heating)된 1차 시료용액에 클로로포름을 첨가하여 2차 시료용액을 제조한 후 이를 원심분리하여 LPS가 포함된 수상(aqueous phase)을 분리하는 과정이다. 상기 클로로포름(chloroform)은 1차 시료용액으로부터 페놀이 포함되지 않고 LPS만이 포함된 수상을 분리하기 위해 사용된다.Steps c) and d) are a process of preparing a second sample solution by adding chloroform to the heated first sample solution, and then centrifuging it to separate an aqueous phase containing LPS. The chloroform is used to separate an aqueous phase containing only LPS without phenol from the primary sample solution.

상기 e) 단계는 수상에 에탄올을 첨가하여 LPS를 침전시켜 펠렛(pellet)을 얻는 과정이다. 상기 에탄올은 수상에 함유된 LPS를 침전시키는 역할을 한다. 이 과정을 통해, 그람음성균에서 분리된 LPS만을 수득할 수 있다.In step e), ethanol is added to the aqueous phase to precipitate LPS to obtain a pellet. The ethanol serves to precipitate LPS contained in the aqueous phase. Through this process, only LPS isolated from Gram-negative bacteria can be obtained.

이러한 LPS 추출 방법은 종래 LPS 추출 방법에 비해 추출 공정이 간편하며, 그람음성균으로부터 높은 수율의 LPS 추출물을 얻을 수 있다. 상기 LPS 추출물은 truncated LPS, R-LPS와 같이 불완전한 형태의 LPS가 적은 반면 완전한 형태의 S-LPS가 많이 포함되어, 사람을 포함하는 포유동물의 면역세포에 대해서 TNF-α 등과 같은 염증 유발 사이토카인의 생성을 증가시킬 수 있다. This LPS extraction method is simpler than the conventional LPS extraction method, and a high yield of LPS extract can be obtained from Gram-negative bacteria. The LPS extract contains fewer incomplete forms of LPS such as truncated LPS and R-LPS, but contains a lot of complete forms of S-LPS, and inflammation-causing cytokines such as TNF-α, etc. for immune cells of mammals including humans Can increase the production of.

본 발명에 따른 LPS 추출용 용매는 그람음성균으로부터 완전한 형태의 LPS를 추출하는데 효율적이며, 이러한 LPS 추출 용매를 사용할 경우에는 보다 간편하게 높은 면역세포 활성을 지닌 LPS를 추출할 수 있으며, 사람을 포함하는 포유동물의 면역성을 향상시키는데 도움이 되는 LPS 추출물을 얻을 수 있다.The solvent for LPS extraction according to the present invention is effective in extracting the complete form of LPS from Gram-negative bacteria, and when such an LPS extraction solvent is used, LPS with high immune cell activity can be more easily extracted, and mammalian including humans It is possible to obtain an LPS extract that helps improve animal immunity.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 실험 결과이다; (A) 각 추출 방법에 따른 LPS 시료들을 수상 (A 층)과 버피 코트(buffy coat) (B 층)로 분리한 사진이다. Salmonella Typhimurium 14028S, Acinetobacter baumannii ATCC19606, Escherichia coli W3110에서 추출된 미정제 LPS를 SDS PAGE로 분석하여 (B) 쿠마시 블루(Coomassie blue), (C) 알시안 블루(Alcian blue), (D) 실버(silver)로 염색한 겔 사진이다. 미정제 LPS 추출물을 10 μL씩 동일하게 사용하였고, 10~15% 아크릴아미드 겔을 사용하였다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 따른 실험 결과이다; 각 추출 방법으로 (A) S. Typhimurium 14028S, (B) A. baumannii ATCC19606, (C) E. coli W3110에서 추출한 후 핵산 및 단백질 분해효소를 처리하여 정제된 LPS 추출물을 SDS PAGE로 분석한 겔 사진이다. 정제된 LPS 추출물을 200 μg (건조 중량)씩 동일하게 사용하여 3회 반복 실시하였다. S. Typhimurium 14028S의 LPS 추출물에 대해 O-PS를 갖는 S-LPS 밴드를 구분하기 위해 10% 아크릴아미드 겔을 사용하였고, A. baumannii ATCC19606 및 E. coli W3110의 LPS 추출물에 대해 R-LPS, truncated LPS 밴드를 구분하기 위해 15% 아크릴아미드 겔을 사용하였다. 겔을 쿠마시 블루, 알시안 블루, 실버로 염색하였다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 실험 결과이다; 각 T-sol 방법으로 S. Typhimurium 14028S, A. baumannii ATCC19606, E. coli W3110에서 추출한 후 핵산 및 단백질 분해효소를 처리하여 정제된 LPS 추출물을 SDS PAGE로 분석한 겔 사진이다. 정제된 LPS 추출물을 200 μg (건조 중량)씩 동일하게 사용하여 실시하였다. S. Typhimurium 14028S의 LPS 추출물에 대해 O-PS를 갖는 S-LPS 밴드를 구분하기 위해 10% 아크릴아미드 겔을 사용하였고, A. baumannii ATCC19606 및 E. coli W3110의 LPS 추출물에 대해 R-LPS, truncated LPS 밴드를 구분하기 위해 15% 아크릴아미드 겔을 사용하였다. 겔을 쿠마시 블루, 알시안 블루, 실버로 염색하였다.
도 4는 본 발명의 일 구체예에 따른 실험 결과이다; 핫 페놀-워터 방법과 T-sol (pH 8, 60℃) 방법으로 추출되어 정제된 LPS 추출물의 표준 곡선(standard curves)이다. 각 곡선은 LPS를 1×PBS로 2배씩 희석하여 204 nm에서 측정된 흡광도 값을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 구체예에 따른 실험 결과이다; 핫 페놀-워터 방법과 T-sol (pH 8, 60℃) 방법으로 추출되어 정제된 LPS 추출물에 의한 RAW264.7 세포의 활성화를 나타낸다. (A) T-sol (pH 8, 60℃) 방법으로 E. coli W3110에서 추출된 LPS 1 μg mL-1를 RAW264.7 세포에 처리하여 4시간 후 LPS를 처리하지 않은 대조군과 위상차 현미경으로 비교한 단핵구 및 대식세포 타입의 형태로 분화된 사진이다. (B) 각 방법으로 E. coli W3110에서 추출된 LPS를 여러 농도로 RAW264.7 세포에 처리하여 4시간 후 단핵구의 대식세포 분화에 대해 유효선량 (ED50) 및 최대수준 (Emax)을 계산하기 위한 비선형 회귀분석 그래프이다. RAW264.7 세포가 활성화된 대식세포의 백분율(%)은 3회 반복 실험으로 얻은 평균값 및 이의 표준편차로 표시된다. (C) 각 방법으로 E. coli W3110에서 추출된 LPS를 여러 농도로 RAW264.7 세포에 처리하여 4시간 후 TNF-α 발현 자극에 대해 유효선량 (ED50) 및 최대수준 (Emax)을 계산하기 위한 비선형 회귀분석 그래프이다. TNF-α의 농도는 ELISA 키트를 이용하여 측정하였다.
1 is an experimental result according to an embodiment of the present invention; (A) This is a photograph of LPS samples according to each extraction method separated into an aqueous phase (A layer) and a buffy coat (B layer). The crude LPS extracted from Salmonella Typhimurium 14028S, Acinetobacter baumannii ATCC19606, Escherichia coli W3110 was analyzed by SDS PAGE (B) Coomassie blue, (C) Alcian blue, (D) Silver ( This is a picture of a gel dyed with silver). 10 μL of crude LPS extract was used equally, and 10-15% acrylamide gel was used.
2 is an experimental result according to an embodiment of the present invention; Gel photo of (A) S. Typhimurium 14028S, (B) A. baumannii ATCC19606, (C) E. coli W3110, and then purified LPS extract treated with nucleic acid and protease was analyzed by SDS PAGE. to be. The purified LPS extract was repeated 3 times using the same 200 μg (dry weight). For the LPS extract of S. Typhimurium 14028S, a 10% acrylamide gel was used to distinguish the S-LPS band with O-PS, and R-LPS, truncated for the LPS extract of A. baumannii ATCC19606 and E. coli W3110. A 15% acrylamide gel was used to distinguish the LPS bands. The gel was stained with Coomassie Blue, Alcian Blue and Silver.
3 is an experimental result according to an embodiment of the present invention; It is a gel picture of SDS PAGE analysis of LPS extract purified by treatment with nucleic acid and protease after extraction from S. Typhimurium 14028S, A. baumannii ATCC19606, E. coli W3110 by each T-sol method. 200 μg (dry weight) of the purified LPS extract was equally used. For the LPS extract of S. Typhimurium 14028S, a 10% acrylamide gel was used to distinguish the S-LPS band with O-PS, and R-LPS, truncated for the LPS extract of A. baumannii ATCC19606 and E. coli W3110. A 15% acrylamide gel was used to distinguish the LPS bands. The gel was stained with Coomassie Blue, Alcian Blue and Silver.
4 is an experimental result according to an embodiment of the present invention; These are the standard curves of LPS extracts extracted and purified by hot phenol-water method and T-sol (pH 8, 60°C) method. Each curve represents the absorbance value measured at 204 nm by diluting LPS twice with 1×PBS.
5 is an experimental result according to an embodiment of the present invention; It shows the activation of RAW264.7 cells by the purified LPS extract extracted by hot phenol-water method and T-sol (pH 8, 60°C) method. (A) 1 μg mL -1 of LPS extracted from E. coli W3110 by the T-sol (pH 8, 60°C) method was treated with RAW264.7 cells, and 4 hours later compared with the control without LPS treatment with a phase contrast microscope This is a photograph of a mononuclear cell and a macrophage type. (B) To calculate the effective dose (ED50) and maximum level (Emax) for the differentiation of monocytes after 4 hours by treating RAW264.7 cells with LPS extracted from E. coli W3110 at various concentrations by each method. This is a nonlinear regression graph. The percentage (%) of macrophages in which RAW264.7 cells were activated is expressed as the mean value obtained from 3 replicate experiments and the standard deviation thereof. (C) To calculate the effective dose (ED50) and the maximum level (Emax) for the stimulation of TNF-α expression after 4 hours by treating the LPS extracted from E. coli W3110 at various concentrations on RAW264.7 cells by each method. This is a nonlinear regression graph. The concentration of TNF-α was measured using an ELISA kit.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 LPS 추출용 용매 및 이를 이용한 LPS 추출 방법을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 제시된 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이러한 예시적인 설명에 의하여 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the solvent for LPS extraction of the present invention and the LPS extraction method using the same. However, these descriptions are provided by way of example only to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these exemplary descriptions.

1. 재료 및 방법1. Materials and methods

1-1. 균주 및 배양1-1. Strains and culture

S-LPS (Marshall and Gunn, 2015) 및 R-LPS (Richie et al., 2016)를 생산하는 Salmonella enterica serovar Typhimurium 균주 14028S, Acinetobacter baumannii 균주 ATCC 19606를 사용하였고, truncated LPS 형태를 가진 Escherichia coli 균주 W3110 (Wang et al., 2015)를 사용하였다. Salmonella enterica serovar Typhimurium strain 14028S producing S-LPS (Marshall and Gunn, 2015) and R-LPS (Richie et al., 2016), Acinetobacter baumannii strain ATCC 19606 were used, Escherichia coli strain W3110 having a truncated LPS form (Wang et al., 2015) was used.

LPS를 추출하기 위해, S. Typhimurium 14028S, A. baumannii ATCC 19606 및 E. coli W3110를 37℃, 호기 조건으로 3시간 동안 LB 액상 배지(Luria-Bertani broth) 1 L에서 OD600 nm = ~ 0.5가 되도록 배양하였다. 각 세포를 15분 동안 4℃에서 4,000 rpm (3,515 ×g)으로 Combi-514R 원심분리기 (한일 제조, 한국)를 이용하여 회수하였고, 이를 LPS를 추출하는데 사용하였다.In order to extract LPS, S. Typhimurium 14028S, A. baumannii ATCC 19606 and E. coli W3110 were mixed at 37° C., aerobic conditions for 3 hours in 1 L of LB liquid medium (Luria-Bertani broth) OD 600 nm = ~ 0.5 It was cultured to be Each cell was recovered using a Combi-514R centrifuge (manufactured by Hanil, Korea) at 4,000 rpm (3,515 × g ) at 4° C. for 15 minutes, and this was used to extract LPS.

면역자극 활성을 측정하기 위해, 쥐 RAW264.7 세포를 37℃, 5% CO2 배양기에서 5% 소 혈청 및 항생제 (페니실린 G 100 U 및 스트렙토마이신10 μg/mL)가 포함된 내독소가 없는(endotoxin-free) RPMI1640 배지에서 배양하였다.To measure immunostimulatory activity, rat RAW264.7 cells were treated in an incubator at 37° C., 5% CO 2 with 5% bovine serum and endotoxin-free (with antibiotics (penicillin G 100 U and streptomycin 10 μg/mL)). endotoxin-free) RPMI1640 culture medium.

1-2. LPS 추출1-2. LPS extraction

종래 LPS 추출 방법들과 본 발명에 따른 LPS 추출용 용매인 T-sol를 이용한 방법으로 각 균주 세포로부터 LPS를 추출하였으며, 3종의 박테리아 균주에 대해 각각 3회 반복 실험을 실시하였다. LPS was extracted from cells of each strain by using conventional LPS extraction methods and T-sol, which is a solvent for LPS extraction according to the present invention, and repeated experiments were performed three times for each of the three bacterial strains.

① 핫 페놀-클로로포름 방법① Hot phenol-chloroform method

유리 비즈(glass beads, ø 3 mm)를 넣고 볼텍스(vortex)하여 세포를 증류수 15 mL로 현탁시켰다. 여기에 90% 페놀 10 mL을 첨가하여 볼텍스하고 건열기(dry heat chamber)에서 30분 동안 60℃로 인큐베이션 하였다. 상을 분리하기 위해 20분 동안 4,000 rpm으로 원심분리하고서 수상을 새로운 용기로 옮겼다. 최종 농도가 0.15 M이 되도록 3 M 소듐 아세테이트를 이용하여 수상 용액을 pH 5로 조정하였다. 2배의 에탄올을 첨가하고서 LPS를 침전시키기 위해 하룻밤 동안 -20℃에서 인큐베이션 하였다. 20분 동안 4,000 rpm으로 원심분리하여 상층액을 제거하고, 회수된 펠렛을 공기 중에서 건조시켰다. Glass beads (ø 3 mm) were put and vortexed, and the cells were suspended in 15 mL of distilled water. 10 mL of 90% phenol was added thereto, vortexed, and incubated at 60° C. for 30 minutes in a dry heat chamber. The aqueous phase was transferred to a new container by centrifuging at 4,000 rpm for 20 minutes to separate the phases. The aqueous solution was adjusted to pH 5 using 3 M sodium acetate so that the final concentration was 0.15 M. Two times the ethanol was added and incubated overnight at -20°C to precipitate LPS. The supernatant was removed by centrifugation at 4,000 rpm for 20 minutes, and the recovered pellet was dried in air.

② 수용성 페놀-클로로포름 방법② Water-soluble phenol-chloroform method

세포를 TEA 버퍼로 현탁하고, 유리 비즈를 넣고 볼텍스하여 알칼리 버퍼 9 mL과 혼합하였다. 건열기에서 70분 동안 60℃로 인큐베이션 하였다. 여기에 페놀-클로로포름 (1:1) 10 mL를 첨가하고 최소 30분 동안 볼텍스하였다. 건열기에서 30분 동안 60℃로 인큐베이션 하고서 상온에서 식혔다. 상을 분리하기 위해 20분 동안 4,000 rpm으로 원심분리하고서 수상을 새로운 용기로 옮겼다. 최종 농도가 0.3 M이 되도록 3 M 소듐 아세테이트를 첨가하여 수상 용액을 pH 5로 조정하였다. 2배의 에탄올을 첨가하고서 LPS를 침전시키기 위해 하룻밤 동안 -20℃에서 인큐베이션 하였다. 20분 동안 4,000 rpm으로 원심분리하여 상층액을 제거하였다. 펠렛을 50 mM Tris/HCl (pH 8) 및 100 mM 소듐 아세테이트로 용해하고서 2배의 에탄올을 첨가하여 LPS를 재침전시키기 위해 하룻밤 동안 -20℃에서 인큐베이션 하였다. 20분 동안 4,000 rpm으로 원심분리하여 상층액을 제거하고, 회수된 펠렛을 공기 중에서 건조시켰다.The cells were suspended in TEA buffer, glass beads were added, vortexed, and mixed with 9 mL of alkaline buffer. Incubated at 60° C. for 70 minutes in a dry heater. To this, 10 mL of phenol-chloroform (1:1) was added and vortexed for at least 30 minutes. It was incubated at 60° C. for 30 minutes in a dry heater and then cooled at room temperature. The aqueous phase was transferred to a new container by centrifuging at 4,000 rpm for 20 minutes to separate the phases. The aqueous solution was adjusted to pH 5 by adding 3 M sodium acetate so that the final concentration was 0.3 M. Two times the ethanol was added and incubated overnight at -20°C to precipitate LPS. The supernatant was removed by centrifugation at 4,000 rpm for 20 minutes. The pellet was dissolved in 50 mM Tris/HCl (pH 8) and 100 mM sodium acetate and incubated overnight at -20° C. to reprecipitate LPS by adding twice as much ethanol. The supernatant was removed by centrifugation at 4,000 rpm for 20 minutes, and the recovered pellet was dried in air.

③ 수용성 페놀-디에틸 에테르 방법③ Water-soluble phenol-diethyl ether method

유리 비즈를 넣고 볼텍스하여 세포를 SDS 버퍼 15 mL로 현탁시켰다. 이를 15분 동안 끓였다. 여기에 차가운 페놀 용액 (ice-cold Tris-saturated phenol) 2 mL를 첨가하여 건열기에서 30분 동안 60℃로 인큐베이션 하고서 상온에서 식혔다. 디에틸 에테르 10 mL를 첨가하고 최소 30분 동안 볼텍스하였다. 20분 동안 4,000 rpm으로 원심분리하고서 수상을 새로운 용기로 옮겼다. 최종 농도가 0.15 M이 되도록 3 M 소듐 아세테이트를 첨가하여 수상 용액을 pH 5로 조정하였다. 3배의 에탄올을 첨가하고서 LPS를 침전시키기 위해 하룻밤 동안 -20℃에서 인큐베이션 하였다. 20분 동안 4,000 rpm으로 원심분리하여 상층액을 제거하고, 회수된 펠렛을 공기 중에서 건조시켰다.Glass beads were added and vortexed to suspend the cells in 15 mL of SDS buffer. It was boiled for 15 minutes. 2 mL of a cold phenol solution (ice-cold Tris-saturated phenol) was added, and incubated at 60° C. for 30 minutes in a dry heater, and cooled at room temperature. 10 mL of diethyl ether was added and vortexed for a minimum of 30 minutes. After centrifugation at 4,000 rpm for 20 minutes, the aqueous phase was transferred to a new container. The aqueous solution was adjusted to pH 5 by adding 3 M sodium acetate so that the final concentration was 0.15 M. Three times the ethanol was added and incubated overnight at -20°C to precipitate LPS. The supernatant was removed by centrifugation at 4,000 rpm for 20 minutes, and the recovered pellet was dried in air.

④ ~ ⑦ T-sol 방법④ ~ ⑦ T-sol method

유리 비즈를 넣고 볼텍스하여 세포를 T-sol (pH 5 또는 pH 8) 20 mL로 현탁시켰다. 이를 30분 동안 상온 (25℃) 또는 건열기 (60℃)에서 인큐베이션 하였다. 여기에 클로로포름 6 mL를 첨가하고 최소 30분 동안 볼텍스하였다. 상을 분리하기 위해 20분 동안 4,000 rpm에서 원심분리하고서 수상을 새로운 용기로 옮겼다. 3배의 에탄올을 첨가하고서 LPS를 침전시키기 위해 하룻밤 동안 -20℃에서 인큐베이션 하였다. 20분 동안 4,000 rpm으로 원심분리하여 상층액을 제거하고, 회수된 펠렛을 공기 중에서 건조시켰다.Glass beads were added and vortexed to suspend the cells in 20 mL of T-sol (pH 5 or pH 8). This was incubated at room temperature (25°C) or dry heat (60°C) for 30 minutes. To this, 6 mL of chloroform was added and vortexed for at least 30 minutes. The aqueous phase was transferred to a new container by centrifuging at 4,000 rpm for 20 minutes to separate the phases. Three times the ethanol was added and incubated overnight at -20°C to precipitate LPS. The supernatant was removed by centrifugation at 4,000 rpm for 20 minutes, and the recovered pellet was dried in air.

이후, 건조된 펠렛을 소화 버퍼(digestion buffer) (10 mM MgSO4 and 1 mM CaCl2 in 40 mM Tris/HCl, pH 8) 200 uL로 용해하였다. 핵산 및 단백질을 제거하기 위해, 여기에 RNase A 20 μg mL-1와 DNase I 5 U mL-1를 첨가하고서 37℃에서 1시간 동안 인큐베이션 하였다. 1% SDS와 프로테아제 K(proteinase K) 100 μg mL-1를 더 첨가하고 60℃에서 1시간 동안 인큐베이션 하였다. 3배의 에탄올을 첨가하고서 LPS를 침전시키기 위해 하룻밤 동안 -20℃에서 인큐베이션 하였다. 20분 동안 4,000 rpm으로 원심분리하여 상층액을 제거하고, 회수된 펠렛을 공기 중에서 건조시켰다.Then, the dried pellet was dissolved in 200 uL of a digestion buffer (10 mM MgSO 4 and 1 mM CaCl 2 in 40 mM Tris/HCl, pH 8). To remove nucleic acids and proteins, RNase A 20 μg mL -1 and DNase I 5 U mL -1 were added thereto, followed by incubation at 37° C. for 1 hour. 1% SDS and protease K (proteinase K) 100 μg mL -1 were further added, and incubated at 60° C. for 1 hour. Three times the ethanol was added and incubated overnight at -20°C to precipitate LPS. The supernatant was removed by centrifugation at 4,000 rpm for 20 minutes, and the recovered pellet was dried in air.

1-3. LPS의 스펙트럼 품질 평가1-3. LPS spectral quality evaluation

LPS 추출물에 대해 DS-11FX Spectrophotometer/Fluorometer (DeNovix 제조, 미국)을 이용하여 UV 스펙트럼을 분석하였다. 페놀상(phenol phase)과 분리된 수상 내 주요 고분자(macromolecules)는 다당류, 핵산 및 단백질이다. 이러한 고분자들은 204 nm (카보닐 및 카르복실 결합), 260 nm (뉴클레오티드 염기), 280 nm (방향족 아미노산)에서 서로 다른 흡수 피크를 가지는 뚜렷한 UV 스펙트럼을 보인다. 이전 연구에 따르면, LPS 및 다당류가 모두 ~204 nm에서 검출되며, 이들의 피크가 화학 구조, pH, 용해된 CO2 및 염의 존재에 따라 매우 다양하다 (Kobayashi et al., 1986; Perdomo and Montero, 2006; Kaijanen et al., 2015). 또한, 핵산 및 단백질도 204 nm에서 강한 흡광도를 보이며, 일반적으로 260 nm 및 280 nm에서 흡광도가 나타난다. 수상 내 주요 고분자의 세가지 파장은 정제된 물질뿐만 아니라 불순물의 예비 측정 및 검출하는데 유용하다. 핵산 (b = A204/A260), 단백질 (c = A204/A280)에 대한 상보적인 파장의 흡광도 비율(absorbance ratio)은 다음과 같이 [0, 1] 사이에서 LPS의 스펙트럼 품질 지수(quality index)를 도출하는데 사용되었다:For the LPS extract, the UV spectrum was analyzed using DS-11FX Spectrophotometer/Fluorometer (manufactured by DeNovix, USA). The main macromolecules in the aqueous phase separated from the phenol phase are polysaccharides, nucleic acids and proteins. These polymers show distinct UV spectra with different absorption peaks at 204 nm (carbonyl and carboxyl bonds), 260 nm (nucleotide base), and 280 nm (aromatic amino acids). According to previous studies, both LPS and polysaccharides are detected at ~204 nm, and their peaks vary widely depending on chemical structure, pH, dissolved CO 2 and the presence of salts (Kobayashi et al., 1986; Perdomo and Montero, 2006; Kaijanen et al., 2015). In addition, nucleic acids and proteins also show strong absorbance at 204 nm, and generally, absorbance at 260 nm and 280 nm. The three wavelengths of the major polymers in the aqueous phase are useful for preliminary measurement and detection of impurities as well as purified substances. The absorbance ratio of the complementary wavelength for nucleic acids ( b = A 204 / A 260) and protein ( c = A 204 / A 280) is the spectral quality index of LPS between [0, 1] as follows ( quality index) was used to derive:

Quality index of LPS = (a×A204)/{(a×A204) + (b×A260) + (c×A280)}Quality index of LPS = ( a × A 204)/{( a × A 204) + ( b × A 260) + ( c × A 280)}

204 nm에서 LPS의 흡광도에 대한 매개변수 a는 순수 LPS가 260 nm와 280 nm에서 0 값에 근접함에 따라 (Perdomo and Montero, 2006), 예측되는 품질 지수를 하나의 고유값으로 추정함으로써 3종의 균주에서 얻은 정제된 LPS의 UV 스펙트럼으로부터 7.62로 계산되었다. 분모에서 핵산과 단백질의 흡광도 비율 bc는 청어 정자 DNA (A204/A260 = 4.76), 소 혈청 알부민 (A204/A280 = 102.05)의 결과를 바탕으로 측정되었다. The parameter a for the absorbance of LPS at 204 nm is determined by estimating the predicted quality index as one eigenvalue as the pure LPS approaches zero at 260 nm and 280 nm (Perdomo and Montero, 2006). It was calculated as 7.62 from the UV spectrum of purified LPS obtained from the strain. The absorbance ratios b and c of nucleic acid and protein in the denominator were measured based on the results of herring sperm DNA ( A 204/ A 260 = 4.76) and bovine serum albumin ( A 204/ A 280 = 102.05).

1-4. SDS PAGE 분석1-4. SDS PAGE analysis

LPS에 포함된 단백질의 존재를 확인하기 위해, SDS PAGE (10~15% 폴리아크릴아미드 겔) 방법으로 분석하였다. 쿠마시 블루 (Coomassie brilliant blue R-250)로 염색된 겔을 사진 찍은 후 단백질에 결합된 쿠마시 블루를 제거하기 위해 50% 아세토니트릴과 100 mM 탄화수소암모늄 (pH 8)으로 세척하였다. 탈색된 겔을 증류수로 헹구고 알시안 블루(Alcian blue), 실버(silver)로 염색하였다. LPS의 양을 각 시료의 건조된 무게로 측정하거나, 또는 1×PBS (NaCl 8 g, KCl 0.2 g, Na2HPO4 1.44 g, KH2PO4 0.24 g in D.W. 1 L)로 농도를 연속적으로 희석하여 204 nm에서 측정된 표준 흡광도 곡선을 이용하여 측정하였다.In order to confirm the presence of the protein contained in LPS, it was analyzed by SDS PAGE (10-15% polyacrylamide gel). After photographing the gel stained with Coomassie brilliant blue R-250, it was washed with 50% acetonitrile and 100 mM ammonium hydrocarbon (pH 8) to remove Coomassie blue bound to the protein. The bleached gel was rinsed with distilled water and stained with Alcian blue and silver. The amount of LPS is measured by the dried weight of each sample, or the concentration is continuously adjusted with 1×PBS (NaCl 8 g, KCl 0.2 g, Na 2 HPO 4 1.44 g, KH 2 PO 4 0.24 g in DW 1 L). It was diluted and measured using a standard absorbance curve measured at 204 nm.

1-5. 내독소 시험 및 생물학적 검정 시험1-5. Endotoxin test and bioassay test

LPS의 내독소 단위(endotoxin unit; EU)를 매뉴얼에 따라 Limulus amebocyte lysate (LAL) Kinetic-QCLTM reagent와 E. coli O55:B5 endotoxin (Lonza 제조, 미국)를 이용하여 측정하였다. The endotoxin unit (EU) of LPS was measured using Limulus amebocyte lysate (LAL) Kinetic-QCLTM reagent and E. coli O55:B5 endotoxin (manufactured by Lonza, USA) according to the manual.

RAW264.7 세포에 0.2 μm 막으로 여과된 LPS (in 1×PBS)를 다양한 농도로 처리하여 4시간 동안 배양한 후 단핵구(monocytes) 및 대식세포(macrophage)의 형태를 위상차 현미경 (Olympus CKX41)으로 관찰하였고, 세포 사진을 IMTcam3 카메라와 IMT iSolution Lite version 26.1 (IMT i-Solution 제조, 캐나다)으로 찍었다. 세포 배양액에서 TNF-α(tumor necrosis factor-alpha)의 농도를 TNF-α ELISA 키트 (Abcam 제조, 영국)로 측정하였다.RAW264.7 cells were treated with 0.2 μm membrane-filtered LPS (in 1×PBS) at various concentrations and incubated for 4 hours, and then the morphology of monocytes and macrophages was examined under a phase contrast microscope (Olympus CKX41). The cells were photographed with an IMTcam3 camera and IMT iSolution Lite version 26.1 (IMT i-Solution, Canada). The concentration of TNF-α (tumor necrosis factor-alpha) in the cell culture was measured with a TNF-α ELISA kit (manufactured by Abcam, UK).

1-6. 통계1-6. statistics

모든 실험은 각 균주에 대해 독립적으로 3회 반복 실험을 실시하였고, 그 결과 값을 평균(mean)과 표준 편차(SD)로 기재하였다. 실험들 간의 통계학적 차이는 two-tailed t-test로 측정되었고, P 값 < 0.05를 유의적인 것으로 간주하였다. All experiments were repeated three times independently for each strain, and the result values were described as mean and standard deviation (SD). The statistical difference between the experiments was measured with a two-tailed t-test, and a P value <0.05 was considered significant.

2. 결과2. Results

2-1. 미정제 LPS 추출물의 품질 평가2-1. Quality evaluation of crude LPS extract

유기 용매, pH, 온도의 조건 등이 상이한 7가지 추출 방법으로 추출된 LPS의 품질을 평가하기 위해, 3종의 박테리아 균주에서 다른 종류의 LPS를 추출하여 비교하였다. 동일한 양의 미정제(crude) LPS 추출물을 SDS PAGE로 분석한 후 쿠마시 블루, 알시안 블루 및 실버로 염색하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다.In order to evaluate the quality of LPS extracted by 7 extraction methods with different organic solvent, pH, temperature conditions, etc., different types of LPS were extracted from three bacterial strains and compared. The same amount of crude LPS extract was analyzed by SDS PAGE and stained with Coomassie Blue, Alcian Blue and Silver. The results are shown in FIG. 1.

도 1을 참조하면, 쿠마시 블루 염색에서, 페놀-클로로포름 및 페놀-디에틸 에테르 방법은 균주의 종류와 관계없이 단백질의 오염에 의한 저품질의 LPS가 추출된 것으로 확인되었다. 알시안 블루 염색에서는 미정제 LPS 추출물에 포함된 다당류의 밴드가 균주, pH, 가열 온도에 따라 매우 다양하게 나타나는 것으로 확인되었다. 실버 염색에서, 핫 페놀-워터 및 T-sol 방법은 단백질에 의한 시료 오염을 줄이는데 효과적인 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 1, in Coomassie blue staining, it was confirmed that the phenol-chloroform and phenol-diethyl ether methods extracted low-quality LPS due to protein contamination regardless of the strain type. In Alcian Blue staining, it was confirmed that the bands of polysaccharides contained in the crude LPS extract appeared very diversely depending on the strain, pH, and heating temperature. In silver staining, the hot phenol-water and T-sol methods were found to be effective in reducing sample contamination by proteins.

또한, 미정제 LPS 추출물에 대해 UV 스펙트럼 분석을 실시하였고, 그 결과는 하기 표 1과 같다.In addition, UV spectrum analysis was performed on the crude LPS extract, and the results are shown in Table 1 below.

E. coli
W3110
E. coli
W3110
S. Typhimurium 14028S S. Typhimurium 14028S A. baumannii
ATCC 19606
A. baumannii
ATCC 19606
① 핫 페놀-워터① Hot phenol-water 0.413±0.0160.413±0.016 0.400±0.0110.400±0.011 0.365±0.0650.365±0.065 ② 수용성 페놀-클로로포름② Water-soluble phenol-chloroform 0.279±0.006a 0.279±0.006 a 0.305±0.0600.305±0.060 0.275±0.0580.275±0.058 ③ 수용성 페놀-디에틸 에테르③ Water-soluble phenol-diethyl ether 0.325±0.0840.325±0.084 0.372±0.0410.372±0.041 0.375±0.0560.375±0.056 ④ T-sol (pH 5, 25℃)④ T-sol (pH 5, 25℃) 0.523±0.017abc 0.523±0.017 abc 0.653±0.063abc 0.653±0.063 abc 0.583±0.1560.583±0.156 ⑤ T-sol (pH 5, 60℃)⑤ T-sol (pH 5, 60℃) 0.559±0.065c 0.559±0.065 c 0.646±0.115bc 0.646±0.115 bc 0.592±0.046abc 0.592±0.046 abc ⑥ T-sol (pH 8, 25℃)⑥ T-sol (pH 8, 25℃) 0.470±0.0860.470±0.086 0.565±0.089bc 0.565±0.089 bc 0.571±0.054abc 0.571±0.054 abc ⑦ T-sol (pH 8, 60℃)⑦ T-sol (pH 8, 60℃) 0.527±0.067c 0.527±0.067 c 0.535±0.034abc 0.535±0.034 abc 0.633±0.142abc 0.633±0.142 abc *a, b, c는 각각 핫 페놀-워터, 수용성 페놀-클로로포름, 수용성 페놀-디에틸 에테르 방법과 비교하여 유의적인 차이가 있음을 의미함 (P < 0.05)*a, b, and c mean that there is a significant difference compared with the hot phenol-water, water-soluble phenol-chloroform, and water-soluble phenol-diethyl ether methods, respectively (P <0.05)

표 1과 같이, ④ ~ ⑦의 T-sol 방법은 핫 페놀-워터 방법에 비해 전반적으로 높은 품질의 LPS 추출물을 생산하는 것으로 확인되었다. 그리고 T-sol 방법으로 추출된 미정제 LPS 추출물은 추출 용매의 pH 및 가열 온도에 상관없이 비슷한 UV 스펙트럼 결과를 가지는 것으로 확인되었다.As shown in Table 1, it was confirmed that the T-sol method of ④ to ⑦ produced an overall high quality LPS extract compared to the hot phenol-water method. And it was confirmed that the crude LPS extract extracted by the T-sol method had similar UV spectrum results regardless of the pH and heating temperature of the extraction solvent.

2-2. 효소 소화 후 정제된 LPS 추출물의 품질 평가2-2. Quality evaluation of purified LPS extract after enzymatic digestion

정제된 LPS의 품질을 평가하기 위해, 소화 효소 처리 후 LPS를 동결건조시켜 건조된 LPS에 대한 수율을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 2와 같다.To evaluate the quality of purified LPS, LPS was lyophilized after digestive enzyme treatment, and the yield of dried LPS was measured. The results are shown in Table 2 below.

E. coli
W3110
E. coli
W3110
S. Typhimurium 14028S S. Typhimurium 14028S A. baumannii
ATCC 19606
A. baumannii
ATCC 19606
① 핫 페놀-워터① Hot phenol-water 8.253±4.3688.253±4.368 9.427±5.3969.427±5.396 4.564±2.0734.564±2.073 ② 수용성 페놀-클로로포름② Water-soluble phenol-chloroform 6.574±3.6776.574±3.677 6.165±4.4146.165±4.414 2.592±0.9342.592±0.934 ③ 수용성 페놀-디에틸 에테르③ Water-soluble phenol-diethyl ether 17.92±9.29217.92±9.292 20.84±0.940b 20.84±0.940 b 5.682±0.601b 5.682±0.601 b ④ T-sol (pH 5, 25℃)④ T-sol (pH 5, 25℃) 3.572±3.5103.572±3.510 6.662±3.723c 6.662±3.723 c 1.467±0.600c 1.467±0.600 c ⑤ T-sol (pH 5, 60℃)⑤ T-sol (pH 5, 60℃) 8.403±1.3328.403±1.332 11.11±4.431c 11.11±4.431 c 2.863±1.4682.863±1.468 ⑥ T-sol (pH 8, 25℃)⑥ T-sol (pH 8, 25℃) 1.999±0.878e 1.999±0.878 e 9.706±3.381c 9.706±3.381 c 2.174±1.568c 2.174±1.568 c ⑦ T-sol (pH 8, 60℃)⑦ T-sol (pH 8, 60℃) 9.757±3.009f 9.757±3.009 f 12.00±0.818c 12.00±0.818 c 6.428±3.8116.428±3.811 *3회 반복 실험으로 얻은 값을 평균±표준편차로 나타냄
* b, c, e, f는 각각 수용성 페놀-클로로포름, 수용성 페놀-디에틸 에테르, T-sol (pH 5, 60℃), T-sol (pH 8, 25℃) 방법과 비교하여 유의적인 차이가 있음을 의미함 (P < 0.05)
*The value obtained from 3 repeated experiments is expressed as mean ± standard deviation.
* b, c, e, and f are significant differences compared to the water-soluble phenol-chloroform, water-soluble phenol-diethyl ether, T-sol (pH 5, 60℃), and T-sol (pH 8, 25℃) methods, respectively. Means there is (P <0.05)

표 2와 같이, 수용성 페놀-디에틸 에테르 방법은 ①, ②, ④ ~ ⑦의 방법에 비해 LPS 추출물을 높은 수율로 얻을 수 있는 것으로 확인되었다. As shown in Table 2, it was confirmed that the water-soluble phenol-diethyl ether method can obtain the LPS extract in high yield compared to the methods of ①, ②, ④ to ⑦.

그러나, 정제된 LPS 추출물을 SDS PAGE 분석한 결과 (도 2 참조), 수용성 페놀-디에틸 에테르 방법은 단백질 분해효소를 처리하더라도 LPS 추출물에 여전히 단백질이 많이 남아있는 것으로 확인되었다. 반면, ④ ~ ⑦의 T-sol 방법은 ① ~ ③의 종래 방법에 비해 LPS 추출물에 단백질이 적게 함유되어 있는 것으로 확인되었다.However, as a result of SDS PAGE analysis of the purified LPS extract (see FIG. 2), it was confirmed that even though the water-soluble phenol-diethyl ether method was treated with a protease, a large amount of protein remained in the LPS extract. On the other hand, it was confirmed that the T-sol method of ④ to ⑦ contains less protein in the LPS extract than the conventional method of ① to ③.

또한, 정제된 LPS 추출물에 대해 UV 스펙트럼 분석을 실시하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.In addition, UV spectrum analysis was performed on the purified LPS extract, and the results are shown in Table 3 below.

E. coli
W3110
E. coli
W3110
S. Typhimurium 14028S S. Typhimurium 14028S A. baumannii
ATCC 19606
A. baumannii
ATCC 19606
① 핫 페놀-워터① Hot phenol-water 0.831±0.0090.831±0.009 0.836±0.0090.836±0.009 0.811±0.0170.811±0.017 ② 수용성 페놀-클로로포름② Water-soluble phenol-chloroform 0.300±0.021a 0.300±0.021 a 0.795±0.0310.795±0.031 0.829±0.0110.829±0.011 ③ 수용성 페놀-디에틸 에테르③ Water-soluble phenol-diethyl ether 0.359±0.007ab 0.359±0.007 ab 0.356±0.039ab 0.356±0.039 ab 0.407±0.045ab 0.407±0.045 ab ④ T-sol (pH 5, 25℃)④ T-sol (pH 5, 25℃) 0.832±0.022bc 0.832±0.022 bc 0.846±0.016c 0.846±0.016 c 0.794±0.040c 0.794±0.040 c ⑤ T-sol (pH 5, 60℃)⑤ T-sol (pH 5, 60℃) 0.837±0.010bc 0.837±0.010 bc 0.849±0.013c 0.849±0.013 c 0.814±0.016c 0.814±0.016 c ⑥ T-sol (pH 8, 25℃)⑥ T-sol (pH 8, 25℃) 0.793±0.019bce 0.793±0.019 bce 0.844±0.009c 0.844±0.009 c 0.858±0.025c 0.858±0.025 c ⑦ T-sol (pH 8, 60℃)⑦ T-sol (pH 8, 60℃) 0.845±0.005bcf 0.845±0.005 bcf 0.855±0.006ac 0.855±0.006 ac 0.830±0.021c 0.830±0.021 c *a, b, c, e, f는 각각 핫 페놀-워터, 수용성 페놀-클로로포름, 수용성 페놀-디에틸 에테르, T-sol (pH 5, 60℃), T-sol (pH 8, 25℃) 방법과 비교하여 유의적인 차이가 있음을 의미함 (P < 0.05)*a, b, c, e, and f are hot phenol-water, water-soluble phenol-chloroform, water-soluble phenol-diethyl ether, T-sol (pH 5, 60℃), T-sol (pH 8, 25℃) Means a significant difference compared to the method (P <0.05)

표 3과 같이, 수용성 페놀-클로로포름 및 수용성 페놀-디에틸 에테르 방법은 단백질의 오염에 의해 A204/A280의 흡광도 비율이 높게 측정되어 저품질의 LPS 추출물이 생산된 것으로 확인되었다. 반면, 핫 페놀-워터 및 T-sol 방법은 고품질의 LPS 추출물을 생산하는 것으로 확인되었다. 특히, ④ ~ ⑦의 T-sol 방법으로 S. Typhimurium 14028S에서 S-LPS를 추출하는 것이 효율적인 것을 알 수 있다.As shown in Table 3, in the water-soluble phenol-chloroform and water-soluble phenol-diethyl ether methods, the absorbance ratio of A204/A280 was measured high due to contamination of the protein, and it was confirmed that low-quality LPS extract was produced. On the other hand, it was confirmed that the hot phenol-water and T-sol methods produce high quality LPS extracts. In particular, it can be seen that it is efficient to extract S-LPS from S. Typhimurium 14028S using the T-sol method of ④ to ⑦.

T-sol 방법에서 추출된 LPS 추출물의 품질을 비교하기 위해, T-sol 방법으로 추출되어 정제된 LPS 추출물을 SDS PAGE로 분석한 후 쿠마시 블루, 알시안 블루, 실버로 염색하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다.In order to compare the quality of the LPS extract extracted by the T-sol method, the LPS extract extracted and purified by the T-sol method was analyzed by SDS PAGE and stained with Coomassie Blue, Alcian Blue, and Silver. The results are shown in FIG. 3.

도 3을 참조하면, A. baumannii ATCC 19606 및 E. coli W3110에서 얻은 LPS 추출물은 truncated LPS, R-LPS와 같은 불완전 LPS를 일부 포함하는 것으로 확인되었다.Referring to Figure 3, it was confirmed that the LPS extract obtained from A. baumannii ATCC 19606 and E. coli W3110 contains some incomplete LPS such as truncated LPS and R-LPS.

상기 표 3 및 도 3의 결과를 종합해보면, T-sol 방법으로 추출된 LPS 추출물에 일부 불완전 LPS가 포함될 수 있으나, 이는 LPS 추출물의 품질에 큰 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있다. 또한, T-sol 방법은 O-PS 곁사슬을 갖는 S-LPS를 추출하는데 더 효율적인 것을 알 수 있다.When the results of Table 3 and FIG. 3 are summarized, it can be seen that some incomplete LPS may be included in the LPS extract extracted by the T-sol method, but this does not significantly affect the quality of the LPS extract. In addition, it can be seen that the T-sol method is more efficient in extracting S-LPS having an O-PS side chain.

한편, 정제된 LPS 추출물의 내독소 단위(EU)를 측정하기 위해, LAL 시험을 수행하였다. 그 결과는 하기 표 4와 같다.On the other hand, in order to measure the endotoxin unit (EU) of the purified LPS extract, an LAL test was performed. The results are shown in Table 4 below.

E. coli
W3110
E. coli
W3110
S. Typhimurium 14028S S. Typhimurium 14028S A. baumannii
ATCC 19606
A. baumannii
ATCC 19606
① 핫 페놀-워터① Hot phenol-water 212±221212±221 490±247490±247 43±4943±49 ② 수용성 페놀-클로로포름② Water-soluble phenol-chloroform 1,847±1,2741,847±1,274 710±32710±32 976±324976±324 ③ 수용성 페놀-디에틸 에테르③ Water-soluble phenol-diethyl ether 173±20b 173±20 b 627±123627±123 32±15b 32±15 b ④ T-sol (pH 5, 25℃)④ T-sol (pH 5, 25℃) 7±5b 7±5 b 1,341±7201,341±720 12±16b 12±16 b ⑤ T-sol (pH 5, 60℃)⑤ T-sol (pH 5, 60℃) 2±0.6b 2±0.6 b 844±242844±242 28±44b 28±44 b ⑥ T-sol (pH 8, 25℃)⑥ T-sol (pH 8, 25℃) 51±58b 51±58 b 1,003±165abc 1,003±165 abc 19±30b 19±30 b ⑦ T-sol (pH 8, 60℃)⑦ T-sol (pH 8, 60℃) 7±6b 7±6 b 825±110825±110 19±21b 19±21 b *각 균주에 대해 4회 반복 실험으로 얻은 LPS의 내독소 단위 (EU/g)를 평균±표준편차로 나타냄
*a, b, c는 각각 핫 페놀-워터, 수용성 페놀-클로로포름, 수용성 페놀-디에틸 에테르 방법과 비교하여 유의적인 차이가 있음을 의미함 (P < 0.05)
*Indicates the endotoxin unit (EU/g) of LPS obtained from 4 repeated experiments for each strain as mean ± standard deviation
*a, b, and c mean that there is a significant difference compared with the hot phenol-water, water-soluble phenol-chloroform, and water-soluble phenol-diethyl ether methods, respectively (P <0.05)

상기 표 4와 같이, S. Typhimurium 14028S에서 ④ ~ ⑦의 T-sol 방법으로 추출된 LPS 추출물은 ① ~ ③의 종래 방법으로 추출된 LPS 추출물에 비해 우수한 값을 가지는 것으로 확인되었다. 반면, E. coli W3110 및 A. baumannii ATCC 19606에서 추출되어 R-LPS, truncated LPS와 같은 불완전 LPS를 포함하는 LPS 추출물에 포함된 내독소 단위(EU)가 사용한 LAL 시험법의 검출한계 이하로 크게 감소하는 것으로 확인되었다.As shown in Table 4, the LPS extract extracted by the T-sol method of ④ to ⑦ from S. Typhimurium 14028S was found to have superior values compared to the LPS extract extracted by the conventional method of ① to ③. On the other hand, endotoxin units (EU) extracted from E. coli W3110 and A. baumannii ATCC 19606 and contained in the LPS extract containing incomplete LPS such as R-LPS and truncated LPS were significantly less than the detection limit of the LAL test method used. It was found to decrease.

LPS 추출물에 함유된 불완전 LPS를 확인하기 위해, 핫 페놀-워터 및 T-sol (pH 8, 60℃) 방법으로 추출된 LPS 추출물의 204 nm에서 측정된 흡광도 값을 비교하였다. 그 결과는 도 4에 나타내었다.In order to confirm the incomplete LPS contained in the LPS extract, the absorbance values measured at 204 nm of the LPS extract extracted by hot phenol-water and T-sol (pH 8, 60° C.) were compared. The results are shown in FIG. 4.

도 4를 참조하면, 각 LPS 추출물의 표준 곡선(standard curve)의 기울기는 추출 방법들 간의 차이가 없는 반면, 균주들 간의 차이가 있는 것으로 확인되었다. 이 결과로부터 추출 방법이 다르더라도, 하나의 균주에서 상기 두 방법으로 추출된 LPS 추출물들은 다당류의 특성이 유사한 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, the slope of the standard curve of each LPS extract did not differ between extraction methods, but it was confirmed that there was a difference between strains. From this result, it can be seen that even though the extraction methods are different, the LPS extracts extracted by the two methods from one strain have similar characteristics of polysaccharides.

2-3. RAW264.7 세포의 활성2-3. RAW264.7 cell activity

핫 페놀-워터 및 T-sol (pH 8, 60℃) 방법으로 추출된 LPS 추출물의 면역자극 효과를 측정하기 위해, 쥐 RAW264.7 세포에 여러 농도의 LPS (0 ~ 10 ug/mL)를 4시간 동안 노출시켰다. 그 결과는 도 5 및 하기 표 5와 같다.To measure the immunostimulatory effect of the LPS extract extracted by hot phenol-water and T-sol (pH 8, 60°C) method, various concentrations of LPS (0 ~ 10 ug/mL) were added to rat RAW264.7 cells. Exposed for hours. The results are shown in Figure 5 and Table 5 below.

E. coli
W3110
E. coli
W3110
S. Typhimurium
14028S
S. Typhimurium
14028S
A. baumannii
ATCC 19606
A. baumannii
ATCC 19606
ED50ED50 EmaxEmax ED50ED50 EmaxEmax ED50ED50 EmaxEmax ① 핫 페놀-워터① Hot phenol-water 247±92247±92 64±4.164±4.1 950±657950±657 49±5.349±5.3 7241±33967241±3396 62±5.562±5.5 ⑦ T-sol (pH 8, 60℃)⑦ T-sol (pH 8, 60℃) 138±85138±85 70±5.670±5.6 105±34105±34 52±2.952±2.9 180±50180±50 59±3.459±3.4 *LPS의 유효선량 (ED50, ng/mL) 및 RAW264.7 대식세포의 최대수준 (Emax, %)은 최소 임계값의 로지스틱 회귀 분석에 의해 계산되었으며, 각 균주에 대해 3회 반복 실험하여 얻은 값을 평균±표준편차로 나타냄*The effective dose of LPS (ED50, ng/mL) and the maximum level of RAW264.7 macrophages (Emax, %) were calculated by logistic regression analysis of the minimum threshold, and the values obtained by repeating three experiments for each strain Is expressed as the mean ± standard deviation

도 5의 A를 예로 참조하면, S. Typhimurium 14028S에서 추출된 LPS를 처리한 경우에는 LPS를 처리하지 않은 경우에 비해 RAW264.7 세포가 대식세포로 빠르게 분화되고 있는 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 5A as an example, it was confirmed that when LPS extracted from S. Typhimurium 14028S was treated, RAW264.7 cells were rapidly differentiated into macrophages compared to the case where LPS was not treated.

도 5의 B를 예로 참조하면, 각 방법으로 S. Typhimurium 14028S에서 추출된 LPS 추출물은 모두 단핵구인 RAW264.7 세포를 대식세포로 분화시키며, 추출 방법에 따라 RAW264.7 세포 활성을 자극시키는 영향이 상이한 것으로 확인되었다. 또한, 상기 표 5와 같이, 추출 방법에 따라 LPS의 ED50 값이 크게 차이나는 반면, LPS 최대 농도 (> 1 μg mL-1)에서의 대식세포 활성 효과가 비슷한 것으로 확인되었다. Referring to FIG. 5B as an example, the LPS extracts extracted from S. Typhimurium 14028S by each method differentiate RAW264.7 cells, which are monocytes, into macrophages, and the effect of stimulating RAW264.7 cell activity according to the extraction method Confirmed to be different. In addition, as shown in Table 5, it was confirmed that the ED50 value of LPS was significantly different depending on the extraction method, while the macrophage activity effect at the maximum LPS concentration (> 1 μg mL -1 ) was similar.

결과적으로, T-sol 방법은 R-LPS, truncated LPS와 같은 불완전 LPS를 더 많이 추출하는 핫 페놀-워터 방법에 비해 RAW264.7 세포 활성에 특이적인 S-LPS를 더 높은 수준으로 추출하는 것을 알 수 있다. 이러한 결과는 O-PS 곁사슬을 지닌 LPS가 단핵구의 활성화에 중요한 역할을 한다는 것을 나타낸다.As a result, it was found that the T-sol method extracts S-LPS specific for RAW264.7 cell activity at a higher level than the hot phenol-water method, which extracts more incomplete LPS such as R-LPS and truncated LPS. I can. These results indicate that LPS with O-PS side chain plays an important role in the activation of monocytes.

도 5의 C의 예 및 하기 표 6을 참조하면, 각 방법으로 S. Typhimurium 14028S에서 추출된 LPS 추출물은 TNF-α를 발현시키는 경향이 유사한 것으로 확인되었다. 그러나, T-sol 방법으로 추출된 LPS 추출물은 핫 페놀-워터 방법으로 추출된 LPS 추출물에 비해 RAW264.7 세포의 대식세포 분화에 더 민감하게 반응하는 것으로 확인되었다. Referring to the example of C of FIG. 5 and Table 6 below, it was confirmed that the LPS extract extracted from S. Typhimurium 14028S by each method had a similar tendency to express TNF-α. However, it was confirmed that the LPS extract extracted by the T-sol method was more sensitive to macrophage differentiation of RAW264.7 cells compared to the LPS extract extracted by the hot phenol-water method.

E. coli
W3110
E. coli
W3110
S. Typhimurium
14028S
S. Typhimurium
14028S
A. baumannii
ATCC 19606
A. baumannii
ATCC 19606
ED50ED50 EmaxEmax ED50ED50 EmaxEmax ED50ED50 EmaxEmax ① 핫 페놀-워터① Hot phenol-water 5.8±2.05.8±2.0 370±28370±28 7.6±6.37.6±6.3 227±69227±69 10.0±9.210.0±9.2 477±90477±90 ⑦ T-sol (pH 8, 60℃)⑦ T-sol (pH 8, 60℃) 5.0±3.05.0±3.0 396±48396±48 1.2±1.11.2±1.1 340±60340±60 3.1±3.83.1±3.8 401±97401±97 *LPS의 유효선량 (ED50, ng/mL) 및 RAW264.7 세포 배양액을 이용하여 측정된 TNF-α (pg/mL)의 최대수준 (Emax, ng/mL)은 최소 임계값의 로지스틱 회귀 분석에 의해 계산되었으며, 각 균주에 대해 3회 반복 실험하여 얻은 값을 평균±표준편차로 나타냄*The effective dose of LPS (ED50, ng/mL) and the maximum level (Emax, ng/mL) of TNF-α (pg/mL) measured using RAW264.7 cell culture medium were determined by the logistic regression analysis of the minimum threshold. Was calculated by, and the value obtained by repeating three experiments for each strain is expressed as the mean ± standard deviation.

결과적으로, T-sol 추출 방법은 LPS 추출물의 조성에 영향을 미쳐 LPS 추출물에 의한 면역세포의 활성에도 영향을 미칠 수 있다는 것을 알 수 있다.As a result, it can be seen that the T-sol extraction method affects the composition of the LPS extract, thus affecting the activity of immune cells by the LPS extract.

Claims (6)

그람음성균에서 리포폴리사카라이드를 분리하기 위한 용매로서,
30 내지 50%의 페놀(phenol), 0.5 내지 2 M의 구아니딘 티오시아네이트(guanidine thiocyanate), 0.1 내지 0.8 M의 암모늄 티오시아네이트(ammonium thiocyanate) 및 3 내지 10%의 글리세롤(glycerol)로 이루어진 pH 4.5 내지 5.5의 소듐 아세테이트 용액 또는 pH 7.5 내지 8.5의 Tris/HCl 용액을 포함하는 리포폴리사카라이드 추출용 용매.
As a solvent for separating lipopolysaccharide from Gram-negative bacteria,
PH consisting of 30 to 50% phenol, 0.5 to 2 M guanidine thiocyanate, 0.1 to 0.8 M ammonium thiocyanate and 3 to 10% glycerol A solvent for extraction of lipopolysaccharide comprising a sodium acetate solution of 4.5 to 5.5 or a Tris/HCl solution of pH 7.5 to 8.5.
청구항 1에 있어서,
상기 소듐 아세테이트 용액은 0.05 내지 0.5 M의 소듐 아세테이트를 포함하는 것인 리포폴리사카라이드 추출용 용매.
The method according to claim 1,
The sodium acetate solution is a lipopolysaccharide extraction solvent containing 0.05 to 0.5 M sodium acetate.
청구항 1에 있어서,
상기 Tris/HCl 용매는 0.05 내지 0.5 M의 Tris/HCl를 포함하는 것인 리포폴리사카라이드 추출용 용매.
The method according to claim 1,
The Tris / HCl solvent is a lipopolysaccharide extraction solvent containing 0.05 to 0.5 M of Tris / HCl.
a) 그람음성균을 포함하는 시료에 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항의 LPS 추출용 용매를 접촉시켜 1차 시료용액을 제조하는 단계; 및.
b) 상기 1차 시료용액을 20 내지 70℃에서 5 내지 50분 동안 열처리하는 단계
를 포함하는 리포폴리사카라이드 추출 방법.
a) preparing a first sample solution by contacting a sample containing Gram-negative bacteria with the solvent for extracting LPS of any one of claims 1 to 3; And.
b) heat-treating the first sample solution at 20 to 70°C for 5 to 50 minutes
Lipopolysaccharide extraction method comprising a.
청구항 4에 있어서,
상기 b) 단계 이후,
c) 열처리된 1차 시료용액에 클로로포름(chloroform)을 첨가하여 2차 시료용액을 제조하는 단계;
d) 상기 2차 시료용액을 원심분리하여 수상(aqueous phase)을 분리하는 단계; 및
e) 상기 수상에 에탄올을 첨가하여 리포폴리사카라이드를 침전시키는 단계
를 더 포함하는 리포폴리사카라이드 추출 방법.
The method of claim 4,
After step b),
c) preparing a second sample solution by adding chloroform to the heat-treated first sample solution;
d) separating the aqueous phase by centrifuging the second sample solution; And
e) adding ethanol to the aqueous phase to precipitate lipopolysaccharide
Lipopolysaccharide extraction method further comprising a.
청구항 4에 있어서,
상기 b) 단계는 1차 시료용액을 20 내지 40℃, 또는 50 내지 70℃에서 열처리하는 것인 리포폴리사카라이드 추출 방법.
The method of claim 4,
In the step b), the first sample solution is heat-treated at 20 to 40°C, or 50 to 70°C.
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