RU2136749C1 - Method of restriction endonuclease producing - Google Patents
Method of restriction endonuclease producing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2136749C1 RU2136749C1 RU97116404/13A RU97116404A RU2136749C1 RU 2136749 C1 RU2136749 C1 RU 2136749C1 RU 97116404/13 A RU97116404/13 A RU 97116404/13A RU 97116404 A RU97116404 A RU 97116404A RU 2136749 C1 RU2136749 C1 RU 2136749C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- enzyme
- deae
- cellulose
- buffer
- chromatography
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биохимии и микробиологии, в частности к выделению и очистке эндонуклеаз рестрикции, синтезируемых микроорганизмами рода Haemophilus, а именно к получению эндонуклеаз рестрикции Hinf I, узнающей и расщепляющей последовательность нуклеотидов 5'-GANTC-3'. The invention relates to biochemistry and microbiology, in particular to the isolation and purification of restriction endonucleases synthesized by microorganisms of the genus Haemophilus, in particular to the production of Hinf I restriction endonucleases that recognize and cleave the 5'-GANTC-3 'nucleotide sequence.
Сайт-специфические эндонуклеазы рестрикции (рестриктазы) стали в настоящее время незаменимым инструментом для исследования структуры ДНК, создания рекомбинантных молекул, изучения генетического материала. В связи с этим актуальной задачей является создание методических подходов к разработке высокоэффективной технологии получения ферментов этого типа. Site-specific restriction endonucleases (restrictase) have become an indispensable tool for studying the structure of DNA, the creation of recombinant molecules, and the study of genetic material. In this regard, the urgent task is to create methodological approaches to the development of highly efficient technology for producing enzymes of this type.
В каждом конкретном случае эта задача решается эмпирически путем подбора способов и условий очистки ферментов в ходе предварительных опытов. Наиболее известными способами очистки эндонеуклеаз рестрикции являются способы, приведенные в конце описания в таблице. In each case, this problem is solved empirically by selecting methods and conditions for the purification of enzymes during preliminary experiments. The most well-known methods of purification of restriction endonucleases are the methods listed at the end of the description in the table.
Известен способ выделения эндонуклеазы рестрикции Hinf I [4], который включает незначительное количество стадий выделения, однако он рассчитан на получение небольших образцов фермента. Он не технологичен и не может быть использован при масштабировании процесса в виде сложности осуществления контроля за температурой в процессе разрушения и термообработке биомассы, что требует дополнительного материального оснащения. A known method for the isolation of restriction endonuclease Hinf I [4], which includes a small number of stages of isolation, however, it is designed to obtain small samples of the enzyme. It is not technologically advanced and cannot be used when scaling the process in the form of the difficulty of controlling the temperature in the process of destruction and heat treatment of biomass, which requires additional material equipment.
Известен способ выделения эндонуклеазы рестрикции из значительно большего количества биомассы клеток Haemophilus influenzae [3, прототип], который включает следующие стадии: разрушение клеток ультразвуком (получение грубого экстракта), центрифугирование и освобождение от дебриса, очистку на гидроксиапатите, сульфат-аммонийное осаждение, диализ, очистку на Sephadex G-25, хроматографию на P-11 фосфоцеллюлозе, концентрирование на липогеле. A known method of isolating restriction endonuclease from a significantly larger amount of Haemophilus influenzae cell biomass [3, prototype], which includes the following stages: destruction of cells by ultrasound (obtaining a coarse extract), centrifugation and release from debris, purification on hydroxyapatite, ammonium sulfate precipitation, dialysis, purification on Sephadex G-25; chromatography on P-11 phosphocellulose; concentration on lipogel.
Недостатком данного способа является многостадийность процесса. Кроме того, способ приводит к большим потерям и дает возможность получить около 8% общей активности фермента, грубый экстракт содержит большое количество неспецифических нуклеаз. The disadvantage of this method is the multi-stage process. In addition, the method leads to large losses and makes it possible to obtain about 8% of the total activity of the enzyme, the coarse extract contains a large number of non-specific nucleases.
Технической задачей изобретения является усовершенствование процесса выделения эндонуклеазы рестрикции Hinf I для увеличения выхода продукта высокой степени чистоты. An object of the invention is to improve the process of isolation of the restriction endonuclease Hinf I to increase the yield of high purity product.
Поставленная задача решается за счет изменения условий термообработки и усовершенствования хроматографической очистки продукта на ДЕАЕ-целлюлозе-ДЕ-52. The problem is solved by changing the heat treatment conditions and improving the chromatographic purification of the product on DEAE-cellulose-DE-52.
Сущность изобретения. Биомассу клеток штамма H.influenzae, хранящегося в коллекции НИИ Коллекция культур микроорганизмов НПО "Вектор", разрушают в стационарных условиях с помощью ультразвука, затем суспензию выдерживают при температуре 58 - 60oC в течение 10 мин, охлаждают и освобождают от клеточного дебриса центрифугированием. Очистку на ДЕАЕ-целлюлозе-ДЕ-52 проводят путем смешивания фракции фермента с сорбентом в буфере A, содержащем 0,2М NaCl (в соотношении 1:1).SUMMARY OF THE INVENTION The biomass of the cells of the strain H. influenzae stored in the collection of the Research Institute of Microorganism Culture Collection "Vector" is destroyed under stationary conditions using ultrasound, then the suspension is kept at a temperature of 58 - 60 o C for 10 min, cooled and freed from cell debris by centrifugation. Purification on DEAE-cellulose-DE-52 is carried out by mixing the enzyme fraction with the sorbent in buffer A containing 0.2 M NaCl (1: 1 ratio).
Клетки бактерий H. influenzae (необходимое количество) суспендируют в буфере A (0,01М калий фосфатный буфер pH 7,5, 1 мМ 2-меркаптоэтанол, 0,1 мМ ЕДТА) из расчета 2 мл на 1 г биомассы и подвергают дезинтеграции ультразвуком при температуре 4oC. После чего суспензию выдерживают при температуре 58 - 60oC 10 мин, что позволяет снизить содержание белка не менее чем на 25 - 30%, затем экстракт освобождают от дебриса центрифугированием, а надосадок используют для дальнейшей очистки на DEAE-целлюлозе-ДЕ-52. Фракционирование на ДЕАЕ-целлюлозе-ДЕ-52 проводят в буфере A в присутствии NaCl до конечной концентрации 0,2М. ДЕАЕ-целлюлозу-ДЕ-52 отфильтровывают на стеклянном фильтре под разряжением водоструйного насоса, в фермент наносят на фосфоцеллюлозу P11. Элюцию сорбированных белков проводят линейным градиентом концентрации NaCl от 0,2 до 0,6М в буфере A. Полученные фракции исследуют на наличие рестриктазы, объединяют и используют для следующей стадии очистки на гепарин-сефарозе. Элюцию сорбированных белков после диализа проводят линейным градиентом концентрации NaCl 0 - 0,6М в буфере. Фракции, дающие полный специфический гидролиз, объединяют и концентрируют диализом против 50% раствора глицерина в буфере A. Выход фермента из 10 гр клеток - 170000 - 200000 ед. акт. , что составляет 30 - 35% от общей активности фермента. Хранится препарат при минус 20 (±2)oC не менее 12 месяцев без снижения активности. Фермент свободен от значительных примесей неспецифических эндонуклеаз: обработка ДНК фага лямбда 10-кратным избытком фермента в течение 16 ч (160-кратный избыток) при 37oC не изменяет специфической картины гидролиза (фиг. 1).The bacteria cells of H. influenzae (the required amount) are suspended in buffer A (0.01 M potassium phosphate buffer pH 7.5, 1 mM 2-mercaptoethanol, 0.1 mM EDTA) at a rate of 2 ml per 1 g of biomass and ultrasonically disintegrated at a temperature of 4 o C. After which the suspension is kept at a temperature of 58 - 60 o C for 10 minutes, which allows to reduce the protein content by at least 25 - 30%, then the extract is freed from debris by centrifugation, and the supernatant is used for further purification on DEAE cellulose -DE-52. Fractionation on DEAE-cellulose-DE-52 is carried out in buffer A in the presence of NaCl to a final concentration of 0.2 M. DEAE-cellulose-DE-52 is filtered on a glass filter under the discharge of a water-jet pump, and P11 phosphocellulose is applied to the enzyme. Elution of sorbed proteins is carried out by a linear gradient of NaCl concentration from 0.2 to 0.6 M in buffer A. The obtained fractions are examined for the presence of restrictase, combined and used for the next purification step on heparin-sepharose. The elution of sorbed proteins after dialysis is carried out by a linear gradient of NaCl concentration 0-0.6 M in the buffer. Fractions giving complete specific hydrolysis are combined and concentrated by dialysis against a 50% glycerol solution in buffer A. The enzyme yield from 10 g of cells is 170,000 - 200,000 units. Act. , which is 30 - 35% of the total activity of the enzyme. The drug is stored at minus 20 (± 2) o C for at least 12 months without a decrease in activity. The enzyme is free from significant impurities of non-specific endonucleases: treatment of lambda phage DNA with a 10-fold excess of the enzyme for 16 hours (160-fold excess) at 37 ° C does not change the specific pattern of hydrolysis (Fig. 1).
Данный способ позволяет увеличить выход препарата фермента в среднем в 4 раза. This method allows to increase the yield of the enzyme preparation by an average of 4 times.
Существенными отличиями изобретения являются следующие:
- проведение термообработки при температуре 58 - 60oC не менее 5 - 10 мин после обработки клеточной суспензии ультразвуком;
- проведение хроматографической очистки на ДЕАЕ-целлюлозе-ДЕ-52.Significant differences of the invention are the following:
- conducting heat treatment at a temperature of 58 - 60 o C for at least 5 to 10 minutes after processing the cell suspension with ultrasound;
- chromatographic purification on DEAE-cellulose-DE-52.
Из литературных источников известно, что термообработка клеточной суспензии приводит к более лучшей очистке от клеточного дебриса [4]. Однако, как показано в эксперименте, одновременное нагревание и разрушение ультразвуком клеточной суспензии не позволяет осуществлять должный контроль за температурой нагревания, что приводит или к инактивации фермента при повышении температуры или к ухудшению очистки при пониженной температуре. From literary sources it is known that heat treatment of cell suspension leads to better cleaning of cell debris [4]. However, as shown in the experiment, the simultaneous heating and destruction of the cell suspension by ultrasound does not allow for proper control of the heating temperature, which leads either to inactivation of the enzyme when the temperature rises or to a deterioration in purification at a low temperature.
Сочетание термообработки с хроматографированием на ДЕАЕ-целюлозе-ДЕ-52 приводит к значительной очистке клеточной суспензии, что позволяет сократить число стадий дальнейшей обработки. The combination of heat treatment with chromatography on DEAE-cellulose-DE-52 leads to significant purification of the cell suspension, which reduces the number of stages of further processing.
Поскольку предлагаемый способ получения эндонуклеазы рестрикции Hinf I предложен впервые, можно сделать вывод о соответствии предлагаемого штамма критериям изобретения "новизна" и "изобретательский уровень". Since the proposed method for producing restriction endonuclease Hinf I was proposed for the first time, we can conclude that the proposed strain meets the criteria of the invention of "novelty" and "inventive step".
На фигуре 1:
1 дорожка - гидролиз 2 мкг ДНК фага лямбда 10-кратным избытком фермента в течение 1 часа;
2 дорожка - гидролиз 2 мкг ДНК фага лямбда 10-кратным избытком фермента в течение 16 ч;
3 дорожка - контроль ДНК фага лямбда.In the figure 1:
1 lane - hydrolysis of 2 μg lambda phage DNA with a 10-fold excess of the enzyme for 1 hour;
Lane 2 — hydrolysis of 2 μg lambda phage DNA with a 10-fold excess of the enzyme for 16 hours;
Lane 3 - DNA control of phage lambda.
На фигуре 2:
1 дорожка - гидролиз 2 мкг ДНК фага лямбда в течение 1 часа 10-кратным избытком фермента;
2 дорожка - 2 мкг фрагментов ДНК сшитых ДНК-лигазой;
3 дорожка - гидролиз сшитых фрагментов ДНК рестриктазой Hinf I;
4 дорожка - контроль ДНК фага лямбда.In figure 2:
1 lane - hydrolysis of 2 μg lambda phage DNA for 1 hour with a 10-fold excess of the enzyme;
2 lane - 2 μg of DNA fragments crosslinked by DNA ligase;
Lane 3 — hydrolysis of cross-linked DNA fragments with restriction enzyme Hinf I;
Lane 4 - DNA control of phage lambda.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения. The invention is illustrated by the following examples of specific performance.
Пример 1. Выделение эндонуклеазы рестрикции Hinf I. 10 г биомассы клеток H.influenzae суспендируют в 20 мл 0,01М трис-HCl буфере, pH 7,5, содержащего 0,01М 2-меркаптоэтанол (буфер экстракции озвучивают на дезинтеграторе УЗДИ-2Т 8 раз по 30 сек. Затем клеточный гемогенат прогревают при температуре 58 - 60oC в течение 10 мин, центрифугируют в течение 40 мин при 18000 об/мин. Полученный супернатант фракционируют на ДЕАЕ-целлюлозе-ДЕ-52 в 0,01М калий-фосфатном буфере, pH 7,5, содержащем 0,01М 2-меркаптоэтанол 1 ММ ЭДТА (буфер A) в присутствии 0,2М NaCl. ДЕАЕ-целлюлозу-ДЕ-52 отфильтровывают на стеклянном фильтре под разряжением водоструйного насоса. Осветленный экстракт наносят на колонку с фосфоцеллюлозой P-11, уравновешанную 0,2М NaCl в буфере A. Элюцию сорбированных белков ведут линейным градиентом концентрации NaCl от 0,2 до 0,6М в буфере A со скоростью 20 мл/ч, объем градиента равен 300 мл. Фракции, дающие полный специфический гидролиз, объединяют. Фермент элюируется при концентрации натрия хлористого 0,3М. Для освобождения фракции от натрия хлористого проводят диализ в буфере A в течение 2 ч и наносят на гепарин-сефарозу, предварительно уравновешанную буфером A. Элюцию сорбированных белков ведут линейным градиентом концентрации NaCl в буфере A от 0 до 0,6М. Общий объем градиента 140 мл. Фракции, содержащие эндонуклеазу рестрикции Hinf I, объединяют и диализируют против 50% глицерина в буфере A. Фермент хранится при температуре минус 20oC не менее 12 мес, не теряя активности. Выход составляет 170000 е.а. Концентрация фермента 60000 е.а./мл. Содержание примесей неспецифических нуклеаз в препарате оценивают двумя способами: обработкой ДНК фаза лямбда в течение длительного времени избытком фермента и методом рестрикция - лигирование - повторная рестрикция (фиг. 1, 2).Example 1. Isolation of Hinf I restriction endonuclease I. 10 g of the biomass of H.influenzae cells are suspended in 20 ml of 0.01 M Tris-HCl buffer, pH 7.5, containing 0.01 M 2-mercaptoethanol (the extraction buffer is voiced on a UZDI-2T 8 disintegrator every 30 seconds, then the cellular hematogen is heated at a temperature of 58 - 60 o C for 10 minutes, centrifuged for 40 minutes at 18000 rpm, the resulting supernatant is fractionated on DEAE-cellulose-DE-52 in 0.01 M potassium phosphate buffer, pH 7.5, containing 0.01 M 2-
Пример 2. Определение активности фермента. Активность эндонуклеазы рестрикции Hinf I тестируют методом гидролиза ДНК фага лямбда с последующим разделением полученных фрагментов электрофорезом в 1,4%-ном агарозном геле. За единицу активности фермента принимают минимальное количество фермента, необходимое для полного специфического гидролиза 1 мкг ДНК фага лямбда в течение 1 ч при 37oC.Example 2. Determination of enzyme activity. Hinf I restriction endonuclease activity was tested by hydrolysis of lambda phage DNA, followed by separation of the obtained fragments by electrophoresis on a 1.4% agarose gel. For the unit of activity of the enzyme take the minimum amount of enzyme necessary for complete specific hydrolysis of 1 μg of lambda phage DNA for 1 h at 37 o C.
Пример 3. Выделение эндонуклеазы рестрикции с дополнительной стадией на гидроксилапатите. Выделение проводят по той же схеме, что и в примере 1, но с дополнительной доочисткой на гидроксилапатите. Выход фермента упал на 50%, что вероятно связано с очень низким содержанием белка в препарате фермента и его чистотой. Example 3. Isolation of restriction endonuclease with an additional step on hydroxylapatite. Isolation is carried out according to the same scheme as in example 1, but with additional post-treatment with hydroxylapatite. The yield of the enzyme fell by 50%, which is probably due to the very low protein content in the preparation of the enzyme and its purity.
Пример 4. Выделение эндонуклеазы рестрикции Hinf I. Выделение проводят, как в примере 1, но без прогревания супернатанта при 60oC. Суммарная активность фермента составляет 64000 ед/10 г биомассы. Требуется дополнительная стадия очистки из-за низкого качества фермента (содержание белка составляет 4,8 мг/мл).Example 4. Isolation of Hinf I restriction endonuclease. Isolation is carried out as in Example 1, but without heating the supernatant at 60 ° C. The total enzyme activity is 64,000 units / 10 g of biomass. An additional purification step is required due to the poor quality of the enzyme (protein content is 4.8 mg / ml).
Список литературы
1. Лебедев Л. Р., Пустошилова Н.М. // Тез. конф. Препаративная масштабируемая хроматография биологически активных веществ и альтернативные методы. Л., 1991. С. 89 - 92.List of references
1. Lebedev L. R., Pustoshilova N. M. // Abstract. conf. Preparative scalable chromatography of biologically active substances and alternative methods. L., 1991.S. 89 - 92.
2. Лебедев Л.Р., Андреева И.С., Афиногенова Г.Н. и др. // Биологические науки. 1992. N 2. С. 33 - 40. 2. Lebedev L.R., Andreeva I.S., Afinogenova G.N. et al. // Biological Sciences. 1992. N 2.P. 33 - 40.
3. Kopecka H. // Bioch. et Bioph. Acta, 1975, v. 391, p. 109 - 120. 3. Kopecka H. // Bioch. et Bioph. Acta, 1975, v. 391, p. 109 - 120.
4. Пучкова Л. И. , Серов Г.Д. Способ получения рестриктаз. А.с. СССР N 1406159. 4. Puchkova L. I., Serov G. D. A method of producing restriction enzymes. A.S. USSR N 1406159.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97116404/13A RU2136749C1 (en) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | Method of restriction endonuclease producing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97116404/13A RU2136749C1 (en) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | Method of restriction endonuclease producing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97116404A RU97116404A (en) | 1999-07-20 |
RU2136749C1 true RU2136749C1 (en) | 1999-09-10 |
Family
ID=20197677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97116404/13A RU2136749C1 (en) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | Method of restriction endonuclease producing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2136749C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108864278A (en) * | 2018-07-27 | 2018-11-23 | 珠海宝锐生物科技有限公司 | A method of preparing molecular biosciences grade bovine serum albumin(BSA) |
-
1997
- 1997-10-06 RU RU97116404/13A patent/RU2136749C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Kopecka H. Bioch. et Bioph. Acta, 1975, v.391, p.109-120. Roberts R.J. CRC Critical Reviws of Biochemistry, 1976, 4, p.123-164. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108864278A (en) * | 2018-07-27 | 2018-11-23 | 珠海宝锐生物科技有限公司 | A method of preparing molecular biosciences grade bovine serum albumin(BSA) |
CN108864278B (en) * | 2018-07-27 | 2021-02-19 | 珠海宝锐生物科技有限公司 | Method for preparing molecular biological grade bovine serum albumin |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR0139209B1 (en) | Method for the purification of protein | |
Sideras et al. | Partial biochemical characterization of IgG1‐inducing factor | |
Piez et al. | Proteolysis in stored serum and its possible significance in cell culture | |
RU2136749C1 (en) | Method of restriction endonuclease producing | |
JP3817269B2 (en) | Purification method of thrombin-like protease from snake venom | |
RU2184777C2 (en) | Method of endonuclease restriction bse 21 i preparing | |
RU2233877C2 (en) | Method for preparing endonuclease restriction sst 12i | |
SU1487817A3 (en) | Method of extracting carboxypeptidase b from adrenal gland of mammals | |
SU1634713A1 (en) | Method for preparing restriction endonuclease | |
DK157036B (en) | ENDO-DEOXYRIBONUCLEASE AND PROCEDURES FOR THE PREPARATION OF THE SAME | |
SU1613490A1 (en) | Method of producing endonuclease of nna1 restriction | |
YOSHIOKA et al. | Restriction endonuclease in acetic acid bacteria. Part II. Purification, properties and recognition sequence of site-specific restriction endonuclease from" Acetobacter xylinus". | |
Moore et al. | A quick method for purifying bile salt-activated lipases | |
CA2247016C (en) | Purification of thrombin-like proteases from snake venoms | |
SU1495377A1 (en) | Method of producing ribonuclease from escherichia coli | |
SU1406159A1 (en) | Method of producing restrictases | |
KR970001813B1 (en) | Purification process of aminopeptidase by three-phase separation method | |
SU1175965A1 (en) | Method of separating urokinase from biologucal sources | |
SU582745A3 (en) | Method of producing tuberculin | |
JP2829368B2 (en) | Dihydrofolate reductase-antiallergic pentapeptide fusion protein | |
Watanabe | Application of sheep kidney nuclease to nucleic acid research: enzymatic preparation of deoxy dinucleotides | |
SU994554A1 (en) | Method for producing methioninase | |
JPS6030512B2 (en) | Preparation method of restriction endonuclease | |
SU1752769A1 (en) | Method of restriction endonuclease preparation, which is able to recognize and to cleave nucleotide sequence g-t-c-g-a-c | |
SU1286626A1 (en) | Method of isolating cathepsin b from kidney tissue |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041007 |