EP0000486A1 - Method for preparing stabilized carrier-bound proteins - Google Patents
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Definitions
- the amount of the mercapto group-containing compound is generally such that at least 0.3% by weight, based on the wet weight of the carrier enzyme product, is bound to free SH groups.
- Hydrogen sulfide and compounds with 2 or more mercapto groups contain two (or more) hydrogen atoms bonded to sulfur, so that at least one free mercapto group remains after their binding to the support.
- Compounds with two or more SH groups are particularly preferred.
Abstract
Stabilisierte trägergebundene Proteine werden durch Umsetzung eines Proteins in wäßriger Lösung mit einem wasserunlöslichen, merkaptogruppen-freien Trägermaterial, das gegenüber Proteinen bindungsaktive Gruppen enthält, und durch nachfolgende Einwirkung von Schwefelwasserstoff oder von vorzugsweise aliphatischen Verbindungen mit einem Molekulargewicht unter 5000, vorzugsweise unter 2000, mit wenigstens einer Merkaptogruppe und wenigstens einer weiteren Merkapto-, Hydroxyoder primären oder sekundären Aminogruppe erhalten. Vorzugsweise wird ein perlförmiges Trägermaterial mit einem Perldurchmesser zwischen 5 und 1000 µm auf Basis eines vernetzten Polyacrylamids mit Oxirangruppen oder cyanbromierte Cellulose, Agarose oder Dextrane mit einem Enzym, z.B. Penicillinacylase umgesetzt. Anschließend werden wenigstens 0,03 Gew.-% an freien Merkaptogruppen an das Trägermaterial angelagert. Die Produkte zeichnen sich durch verminderten Abbau der biologischen Aktivität bei vielfacher Wiederverwendung des gebundenen Proteins aus.Stabilized carrier-bound proteins are obtained by reacting a protein in aqueous solution with a water-insoluble, mercapto group-free carrier material, which contains groups that bind to proteins, and by subsequent exposure to hydrogen sulfide or preferably aliphatic compounds with a molecular weight below 5000, preferably below 2000, with at least a mercapto group and at least one further mercapto, hydroxy or primary or secondary amino group. Preferably, a bead-shaped carrier material with a bead diameter between 5 and 1000 µm based on a cross-linked polyacrylamide with oxirane groups or cyanbrominated cellulose, agarose or dextrans with an enzyme, e.g. Penicillin acylase implemented. Then at least 0.03% by weight of free mercapto groups are added to the carrier material. The products are characterized by reduced degradation of biological activity with multiple reuse of the bound protein.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von stabilisierten trägergebundenen Proteinen..Bei Verfahren, die auf der biospezifischen Wechselwirkung zwischen einem Protein und einem korrespondierenden Substrat beruhen, werden die Proteine mit Vorteil in Form eines an einen festen Träger gebundenen Materials eingesetzt. Das Protein läßt sich dadurch durch einfaches Filtrieren von der behandelten Substratlösung abtrennen. Trägergebundene Proteine haben Bedeutung bei der Affinitätschromatographie und besonders bei der Durchführung enzymatischer Prozesse, wobei das von dem Träger gebundene Protein ein Enzym ist.The invention relates to a process for the production of stabilized carrier-bound proteins. In processes which are based on the biospecific interaction between a protein and a corresponding substrate, the proteins are advantageously used in the form of a material bound to a solid carrier. The protein can thereby be separated from the treated substrate solution by simple filtration. Carrier-bound proteins are important in affinity chromatography and especially in carrying out enzymatic processes, the protein bound by the carrier being an enzyme.
Gegenüber den freien Proteinen in wäßriger Lösung zeichnen sich trägergebundene Proteine in der Regel durch eine erhöhte Stabilität gegen Inaktivierung durch pH-Wert-Verschiebung,.hohe Temperaturen oder Aut-oxydation aus. Trotzdem sinkt die biospezifisehe Wirksamkeit, z.B. im Falle von Enzymen die enzymatische Aktivität, bei mehrfacher Widerverwendung des trägergebundenen Proteins bei jeder Verwendungsstufe etwas ab. Es ist bekannt, daß man den Aktivitätsverlust von Proteinen aufhalten oder rückgängig machen kann, wenn man sie mit Merkaptanen behandelt (vgl. Dissertation Jan Carlsson, Uppsala 1974, S. 8, Abstract). Die Wirkung der Merkaptane wird darauf zurückgeführt, daß sie Disulfidbrücken innerhalb des Proteinmoleküls aufspalten, die durch Autoxydation aus Thiolgruppen entstanden sind. Diese Autoxydation wird als die Ursache des reversiblen Aktivitätsverlustes angesehen.Compared to the free proteins in aqueous solution, carrier-bound proteins are generally characterized by increased stability against inactivation through a pH shift, high temperatures or autoxidation. Nevertheless, the biospecific activity, for example in the case of enzymes the enzymatic activity, drops somewhat with repeated use of the carrier-bound protein at each use level. It is known that the Loss of activity of proteins can be stopped or reversed if they are treated with mercaptans (see dissertation Jan Carlsson, Uppsala 1974, p. 8, abstract). The effect of the mercaptans is attributed to the fact that they break down disulfide bridges within the protein molecule which have arisen from thiol groups by autoxidation. This auto-oxidation is considered to be the cause of the reversible loss of activity.
Es ist in den meisten Fällen jedoch nicht erwünscht,. zur Aufrechterhaltung der Aktivität des gebundenen Proteins der Substratlösung ein Merkaptan zuzu- setzen, weil die Substratlösung dadurch verunreinigt wird und eine zusätzliche aufwendige Reinigungsstufe erforderlich wird. Auch die getrennte Reaktivierung des trägergebundenen Proteins zwischen zwei Anwendungen ist wegen des zusätzlichen Arbeitsaufwandes keine befriedigende Lösung. Außerdem sind die meisten Mercaptane toxisch und übelriechend.However, in most cases it is not desirable. To maintain the activity of the bound protein of the substrate solution, add a mercaptan because the substrate solution is contaminated thereby and an additional, complex cleaning step is required. The separate reactivation of the carrier-bound protein between two applications is also not a satisfactory solution because of the additional work involved. In addition, most mercaptans are toxic and smelly.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, trägergebundene Proteine mit erhöhter Stabilität gegen allmählichen Aktivitätsverlust in wäßriger Lösung durch Umsetzung des Proteins mit einem wasserunlöslichen Trägermaterial herzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man auf das an einen merkaptogruppen-freien Träger gebundene Protein Schwefelwasserstoff oder eine Verbindung mit einem Molekulargewicht unter 5000, vorzugsweise unter 2000, mit wenigstens einer Merkaptogruppe und wenigstens einer weiteren Merkapto-, Hydroxy- oder primären oder sekundären Aminogruppe einwirken läßt.The object of the present invention was to produce carrier-bound proteins with increased stability against gradual loss of activity in aqueous solution by reacting the protein with a water-insoluble carrier material. The object is achieved according to the invention in that hydrogen sulfide or a compound having a molecular weight below 5000, preferably below 2000, with at least one mercapto group and at least one further mercapto group, Hydroxy or primary or secondary amino group can act.
Da in der Fachwelt die Meinung vertreten wurde, daß die stabilisierende Wirkung von Merkaptanen auf ihrer Reaktion mit Disulfidbrücken beruht, war nicht zu erwarten,. daß sie auch dann wirksam sein würden, wenn sie an das Trägermaterial gebunden und daher nicht in der Lage sind, in räumliche Nähe der Disulfidbrücken zu gelangen. Überraschenderweise wird durch die gebundenen Merkaptogruppen dennoch eine erhebliche Stabilisierung erreicht. In der nachfolgenden Tabelle wird am Beispiel einer trägergebundenen Penicillin-Acylase der Aktivitätsverlust bei mehrfacher Wiederverwendung mit und ohne Merkaptogruppen am Träger gegenübergestellt. Die Merkaptogruppen wurden in diesem Falle durch Bindung von Dithioerythrit an einen Epoxydgruppen enthaltenden Enzymträger eingeführt. Das Trägermaterial war ein vernetztes Acrylamidpolymerisat mit Epoxydgruppen, das zunächst mit Penicillin-Acylase und danach gegebenenfalls mit 50 bzw. 500 mg Dithioerythrit je Gramm des feuchten Trägermaterials umgesetzt worden war. Die Aktivität des Präparats gegenüber 6-Amino-penicillinsäure wurden in wiederholter Umsetzung von 1 bis 2 g des Präparats mit jeweils 5 % Substrat in 200 ml Substratlösung (0,01 M Phosphatpuffer, pH 7,5) bei 37°C durch automatische Titration mit 1,0 N NaOH ermittelt. Die Ausgangsaktivität bei der ersten Verwendung wurde jeweils als 100 % bezeichnet.
Die erfindungsgemäß erreichte Stabilisierung beruht auf der Bindung von Schwefelwasserstoff oder einer wenigstens eine Merkaptogruppe und wenigstens eine weitere Merkapto-, Hydroxy- oder primäre oder sekundäre Aminogruppe enthaltenden Verbindung an die bindungsaktiven Gruppen des Trägermaterials. Die Merkapto-, Hydroxy- oder Aminogruppen der genannten Verbindungen reagieren ebenso wie die.entsprechenden Gruppen der zu bindenden Proteine mit den bindungsaktiven Gruppen des Trägermaterials. Da die Verbindungen ein Molekulargewicht unter 5000 haben, vermögen sie aufgrund ihrer geringen Molekülgröße noch mit solchen bindungsaktiven Gruppen des Trägermaterials zu reagisren, die für Proteinmoleküle aus Gründen sterischer Hinderung nicht zugänglich sind. Die bindungsaktiven Gruppen reagieren mit Schwefelwasserstoff bzw. mit Merkapto-, Hydroxy- und Aminogruppen leichter als mit Wasser, so daß es möglich ist, sowohl die Umsetzung der bindungsaktiven Gruppen mit dem Protein als auch die nachfolgende Umsetzung mit der Merkapto- und gegebenenfalls Hydroxy- oder Aminogruppen enthaltenden Verbindung in wäßriger Phase vorzunehmen. Da die bindungsaktiven Gruppen dennoch allmählich durch Wasser zersdzt werden, sollte zwischen der ersten und der zweiten Umsetzungsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens kein unnötig langer Zeitraum liegen.The stabilization achieved according to the invention is based on the binding of hydrogen sulfide or a compound containing at least one mercapto group and at least one further mercapto, hydroxyl or primary or secondary amino group to the binding-active groups of the carrier material. The mercapto, hydroxyl or amino groups of the compounds mentioned, just like the corresponding groups of the proteins to be bound, react with the binding-active groups of the support material. Since the compounds have a molecular weight below 5000, they are still able to react with such binding-active groups of the carrier material due to their small molecular size, which are inaccessible to protein molecules due to steric hindrance. The binding-active groups react more easily with hydrogen sulfide or with mercapto, hydroxy and amino groups than with water, so that it is possible to react both the binding-active groups with the protein and the subsequent reaction with the mercapto and optionally hydroxy or To carry out amino group-containing compound in the aqueous phase. Since the binding-active groups are nevertheless gradually decomposed by water, there should not be an unnecessarily long period of time between the first and the second implementation stages of the process according to the invention.
Die erwünschte Stabilisierungswirkung kommt dann zustande, wenn wenigstens eine Merkaptogruppe je gebundenes Molekül in freier Form erhalten bleibt und die weitere Merkapto-, Hydroxy- oder Aminogruppe mit der bindungsaktiven Gruppe des Trägers reagiert. Da der Träger aus einer unlöslichen festen Matrix besteht und eine entsprechend niedrige Molekülbeweglichkeit hat, wird die Merkaptogruppen-haltige Verbindung zum weit überwiegenden Teil nur mit einer ihrer funktionellen Gruppen an den Träger gebunden. Wenn diese Gruppe eine Hydroxyl- oder Aminogruppe ist, bleibt auf jeden Fall eine Merkaptogruppe erhalten. Bei Verwendung einer Verbindung mit nur einer Merkaptogruppe und einer oder mehreren Amino-oder Hydroxygruppen kann gerade die Merkaptogruppe mit-der bindungsaktiven Gruppe'des Trägers reagieren, so daß nur noch-Amino- oder Hydroxygruppen übrigbleiben. In diesem Fall trägt das gebundene Molekül nicht zur Stabilisierung bei. Da jedoch ein Teil der Moleküle nicht mit der Merkapto- sondern mit einer Amino- oder Hydroxygruppe reagiert, bleiben im statistischen Mittel genügend stabilisierend wirkende Merkaptogruppen übrig.The desired stabilizing effect occurs when at least one mercapto group per bound molecule is retained in free form and the further mercapto, hydroxyl or amino group reacts with the binding-active group of the carrier. Since the carrier consists of an insoluble solid matrix and has a correspondingly low molecular mobility, the compound containing mercapto groups is largely bound to the carrier only with one of its functional groups. If this group is a hydroxyl or amino group, a mercapto group is definitely retained. When using a compound with only one mercapto group and one or more amino or hydroxy groups, the mercapto group can react with the binding-active group of the support, so that only amino or hydroxyl groups remain. In this case, the bound Molecule does not contribute to stabilization. However, since some of the molecules do not react with the mercapto group but with an amino or hydroxyl group, there are enough stabilizing mercapto groups left on average.
Die Menge der Merkaptogruppen-haltigen Verbindung wird im allgemeinen so bemessen, daß wenigstens 0,3 Gew.-%, bezogen auf das Feuchtgewicht des Träger-Enzym-Produkts, an freien SH-Gruppen gebunden ist. Schwefelwasserstoff und Verbindungen mit 2 oder mehr Merkaptogruppen enthalten zwei (oder mehr) an Schwefel gebundene Wasserstoffatome, so daß nach ihrer Bindung an den Träger auf jeden Fall wenigstens eine freie Merkaptogruppe übrig bleibt. Verbindungen mit zwei oder mehr SH-Gruppen sind besonders bevorzugt. Dazu gehören Dithioäthylenglykol, Dithiopropylenglykol oder Dithiobutylenglykol, 1,12-Dimerkaptododecan, Di-merkaptoessigester des Äthylenglykols, Dodecandiols, Neopentylglykols oder des 2,2'-Bis-(4-hydroxy-cyclohexyl)-propans, Trimethylolpropan-tri-merkaptopropionat, Pentaerythrittetra-merkaptoacetat, -tetra-merkaptopropionat. -tetra-merkaptocapronsäureester oder -tetra-merkapto und ecansäureester sowie Verbindungen mit weiteren funktionellen Gruppen, wie Dithioerythrit, Als Verbindungen mit je einer Amino- und einer Merkaptogruppe seien Merkaptoäthylamin und Cystein genannt. Verbindungen mit nur einer Merkapto- und einer oder mehr Hydroxylgruppen sind am wenigsten. bevorzugt, da die Merkaptogruppen in der Regel leichter als die Hydroxylgruppen mit den bindungsaktiven Gruppen des Trägers reagiem. Beispiele dieses Verbindungstyps sind Monothioäthylenglykol und Monothiopropylenglykol.The amount of the mercapto group-containing compound is generally such that at least 0.3% by weight, based on the wet weight of the carrier enzyme product, is bound to free SH groups. Hydrogen sulfide and compounds with 2 or more mercapto groups contain two (or more) hydrogen atoms bonded to sulfur, so that at least one free mercapto group remains after their binding to the support. Compounds with two or more SH groups are particularly preferred. These include dithioethylene glycol, dithiopropylene glycol or dithiobutylene glycol, 1,12-dimerkaptododecane, di-mercaptoacetic ester of ethylene glycol, dodecanediol, neopentyl glycol or 2,2'-bis (4-hydroxy-cyclohexyl) propane, trimethylolpropanoate, trimethylolpropanoate, trimethylolpropanoate, trimethylolpropanoate, trimethylolpropanoate mercaptoacetate, tetra-mercaptopropionate. -tetra-mercaptocaproic acid ester or -tetra-mercapto and ecanoic acid ester as well as compounds with further functional groups such as dithioerythritol. As compounds with one amino and one mercapto group, mercaptoethylamine and cysteine may be mentioned. Compounds with only one mercapto and one or more hydroxyl groups are the least. preferred since the mercapto groups generally react more easily than the hydroxyl groups with the binding-active groups of the support. Examples this type of compound is monothioethylene glycol and monothiopropylene glycol.
Es ist eine Vielzahl von wasserunlöslichen Trägermaterialien mit gegenüber Proteinen bindungsaktiven Gruppen bekannt. Eine Übersicht über derartige Träger und ihre aktiven Gruppen findet sich in 0. Zaborsky, "Immobilized Enzymes", Cleveland 1973. Als wichtigste Trägermaterialien werden dort synthetische vernetzte Polymere auf Basis von Acrylamid, Maleinsäureanhydrid, Methacrylsäure, Styrol oder Polypeptiden genannt, Als natürliche Trägerstoffe werden Kohlenhydrate, wie Agarose, Cellulose, vernetztes Dextran oder Stärke erwähnt. Auch Glas und andere anorganische Stoffe kommen als Träger in Betracht. Als bindungsaktive Gruppen enthalten die aktivierten Träger z.B. Nitroarylfluorid-, Silylchlorid-, Carbonsäureanhydrid-, Carbonyl-, Imido- carbonat,- Isothiocyanat-, (Nitro-)Phenylester-, Acylazid-, Aryldiazonium- oder Cyanurchlorid-Gruppen. Methoden zur Einführung dieser Gruppen in die Trägermaterialien sind in dem erwähnten Buch sowie den do-rt zitierten Literaturstellen im einzelnen angegeben. Die Zahl der bindungsaktiven Gruppen soll groß genug sein, um wenigstens 10 mg, vorzugsweise 100 mg oder mehr Protein je Gramm Trägermaterial zu binden.A large number of water-insoluble carrier materials with groups which are active against binding to proteins are known. An overview of such carriers and their active groups can be found in 0. Zaborsky, "Immobilized Enzymes", Cleveland 1973. The most important carrier materials are synthetic crosslinked polymers based on acrylamide, maleic anhydride, methacrylic acid, styrene or polypeptides. Natural carriers are mentioned Carbohydrates such as agarose, cellulose, cross-linked dextran or starch are mentioned. Glass and other inorganic substances can also be used as carriers. The binding active groups include, for example, activated support Nitroarylfluorid -, Silylchlorid-, carboxylic anhydride, carbonyl, carbonate, imido, - isothiocyanate, (nitro) Phenylester-, Acylazid-, aryl diazonium or cyanuric chloride groups. Methods for introducing these groups into the carrier materials are specified in detail in the book mentioned and in the literature references cited here. The number of binding-active groups should be large enough to bind at least 10 mg, preferably 100 mg or more protein per gram of carrier material.
Die stabilisierende Wirkung lommt bei solchen Trägern besonders deutlich zum Ausdruck, die Oxiran- oder Amidocarbonatgruppen als bindungsaktive Grupgen enthalten. Oxirangruppen können schon bei der Herstel- lung eines vernetzten Acrylamidopolymerisats, vorzugsweise eines durch umgekehrte Suspensionspolymerisation erzeugten Perlpolymerisats, durch Mitverwendung glycidylgruppenhaltiger Comonomerer, wie Glycidyl-acrylat oder -methacrylat, eingebaut werden. In Trägerkörper mit Kohlehydratstruktur, wie Cellulose, Agarose oder Dextran, können Glycidylgruppen z.B. durch Umsetzung mit Epichlorhydrin oder 1,4-Bis-(2,3-epoxypropyl)-butan eingeführt werden. Durch Umsetzung der zuletzt genannten Trägerkörper mit Bromcyan erhält man Imidocarbonatgruppen. Perlförmige Trägerstoffe mit Perldurchmessern von 5 bis 5000 µm sind wegen ihrer.leichten Handhabbarkeit und ihrer Strömungsdurchlässigkeit besonders vorteilhaft.The stabilizing effect is particularly evident in those carriers which contain oxirane or amidocarbonate groups as binding-active groups. Oxirane groups can already be tion of a crosslinked acrylamide polymer, preferably a bead polymer produced by reverse suspension polymerization, by incorporating comonomers containing glycidyl groups, such as glycidyl acrylate or methacrylate. Glycidyl groups can be introduced into carrier bodies with a carbohydrate structure, such as cellulose, agarose or dextran, for example by reaction with epichlorohydrin or 1,4-bis (2,3-epoxypropyl) butane. By reacting the last-mentioned carrier bodies with cyanogen bromide, imidocarbonate groups are obtained. Pearl-shaped carriers with pearl diameters of 5 to 5000 µm are particularly advantageous because of their easy handling and their flow permeability.
Die Natur des zu bindenden Proteins richtet sich nach dem vorgesehenen Verwendungszweck des Verfahrensproduktes. Für Zwecke der Affinitätschromatographie wird ein Protein an den Träger gebunden, das in biospezifische Wechselwirkung zu einer Komponente eines aufzutrennenden Substratgemisches treten kann. Diese Komponente wird an dem trägergebundenen Protein vorübergehend festgehalten. Vorzugsweise werden Enzyme an den Träger gebunden, wie z.B. Penicillin- acylase, Ribonuclease, Amylase oder.Katalase. Im Sinne der Erfindung gebundene und stabilisierte Penicillinacylase hat besondere technische Bedeutung, weil erst dadurch eine wirtschaftliche Wiederverwendung dieses wertvollen Enzyms im technischen Maßstab möglich wird.The nature of the protein to be bound depends on the intended use of the process product. For the purposes of affinity chromatography, a protein is bound to the support, which can interact in a biospecific manner with a component of a substrate mixture to be separated. This component is temporarily held on the carrier-bound protein. Enzymes are preferably bound to the carrier, such as, for example, penicillin acylase, ribonuclease, amylase or catalase. Penicillin acylase bound and stabilized in the sense of the invention is of particular technical importance because this is the only way to economically reuse this valuable enzyme on an industrial scale.
Einige Enzyme sind gegenüber Schwefelwasserstoff oder Merkaptanen empfindlich; sie eignen sich dann im allgemeinen nicht für das Verfahren der Erfindung Enzyme, die schon durch Schwefelwasserstoff oder freie Merkaptane stabilisiert oder reaktiviert werden, lassen sich durch das Verfahren der Erfindung in Enzymprodukte von erhöhter Stabilität überführen..Some enzymes are sensitive to hydrogen sulfide or mercaptans; they are then generally not suitable for the process of the invention. Enzymes which are already stabilized or reactivated by hydrogen sulfide or free mercaptans can be converted into enzyme products of increased stability by the process of the invention.
In einem Rundkolben (6000 ml), versehen mit Thermometer, Impeller-Rührer, Rückflußkühler und N2-Ein- leitungsrohr werden
- 1740 g n-Heptan
- 1100 g Perchloräthylen
- 2 g Polymerisat der Zusammensetzung
- 95 % n-Butylmethacrylat
- 5 % 2-Trimethylammoniumäthylmethacrylat-chlorid
vorgelegt. Unter Einleitung von Stickstoff wird bei ca. 55°C eine Mischung aus - 791 g Formamid
- 60 g Methacrylamid
- 60 g Allylglycidäther
- 60 g Glycidylmethacrylat
- 120 g Methylen-bis-methacrylamid
- 6 g Benzoylperoxid
zugegeben und durch Rühren in der organischen Phase verteilt. Die Polymerisation wird durch Zugabe von 6 g Dimethylanilin beschleunigt. Nach 10-stündiger Polymerisation wird auf Raumtemperatur abgekühlt, die Perlen absetzen gelassen und die überstehende flüssige Phase abdekantiert. Die Perlen werden durch Zugabe von ca. 2000 ml Aceton entquollen, abgesaugt und zweimal mit Aceton nachgewaschen. Anschließend werden sie über Nacht bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet. Ausbeute: ca. 90 % feine, leicht gelbl. Perlen.In a round bottom flask (6000 ml) equipped with a thermometer, impeller stirrer, reflux condenser and N 2 inlet pipe
- 1740 g of n-heptane
- 1100 g perchlorethylene
- 2 g of polymer of the composition
- 95% n-butyl methacrylate
- 5% 2-trimethylammoniumethyl methacrylate chloride
submitted. A mixture is formed at about 55 ° C. with the introduction of nitrogen - 791 g formamide
- 60 g methacrylamide
- 60 g allyl glycidyl ether
- 60 g glycidyl methacrylate
- 120 g methylene bis methacrylamide
- 6 g benzoyl peroxide
added and distributed in the organic phase by stirring. The polymerization is accelerated by adding 6 g of dimethylaniline. After polymerization for 10 hours, the mixture is cooled to room temperature, the beads are allowed to settle and the supernatant liquid phase is decanted off. The beads are swollen by adding about 2000 ml of acetone, suction filtered and washed twice with acetone. Then they will dried overnight at room temperature in a vacuum. Yield: approx. 90% fine, slightly yellow. Pearls.
1,2 g Penicillinacylase (E.coli, spez. Aktivität 12,1 U/mg) werden in 40 ml 0,1 M Phosphatpuffer (pH 8, 0,02 % NaN3) gelöst und zu 10 g des Produkts (1a) gegeben. Man läßt bei 23°C 72 Stunden lang stehen und wäscht anschließend dreimal mit jeweils 1000 ml 1 M wäßriger NaCl-Lösung und zweimal mit 0,05 M Phosphatpuffer (pH 7,5; 0,02 % NaN3).1.2 g penicillin acylase (E. coli, specific activity 12.1 U / mg) are dissolved in 40 ml 0.1 M phosphate buffer (pH 8, 0.02% NaN 3 ) and added to 10 g of the product (1a) given. The mixture is left to stand at 23 ° C. for 72 hours and then washed three times with 1000 ml of 1 M aqueous NaCl solution and twice with 0.05 M phosphate buffer (pH 7.5; 0.02% NaN 3 ).
Ausbeute: 37 g Feuchtprodukt (nach Absaugen auf Glasfritte). Enzymatische Aktivität: 237 U/g Feuchtprodukt.Yield: 37 g of moist product (after suction on glass frit). Enzymatic activity: 237 U / g wet product.
2 g Penicillin-G (Kaliumsalz) werden in 90 ml Phosphatpuffer (pH 7,5; 0,05 M) gelöst und das Volumen mit diesem Puffer auf 100 ml gebracht.2 g penicillin-G (potassium salt) are dissolved in 90 ml phosphate buffer (pH 7.5; 0.05 M) and the volume is brought to 100 ml with this buffer.
20 ml dieser Substratlösung und 250 mg (Feuchtgewicht!) des Produktes (1b) werden in einem Titrierstand (TTA 3, Fa. Radiometer, Kopenhagen) bei 37°C thermostatisiert gerührt. Die durch Hydrolyse freiwerdende Phenylessigsäure wird bei pH 7,8 mit 1 N NaOH aus einer Autobürette (ABU 12, Fa. Radiometer, Kopenhagen) automatisch titriert, über pH-Meter und Titrator-(Typ 11, Fa. Radiometer, Kopenhagen) gesteuert. Simultan wird der NaOH-Verbrauch mit Hilfe eines Schreibers (Titrigraph SBR 2c, Fa. Radiometer, Kopenhagen) regi-striert.20 ml of this substrate solution and 250 mg (wet weight!) Of the product (1b) are stirred in a titration stand (TTA 3, Radiometer, Copenhagen) at 37 ° C thermostatted. The phenylacetic acid released by hydrolysis is automatically titrated at pH 7.8 with 1 N NaOH from a car burette (ABU 12, Radiometer, Copenhagen), controlled via pH meter and titrator (type 11, Radiometer, Copenhagen). Simultaneously, the NaOH consumption is registered with the help of a recorder (Titrigraph SBR 2c, Radiometer, Copenhagen).
Die Aktivität wird aus dem linearen Anfangsbereich der Umsatzkurve graphisch ermittelt; 1 Enzymeinheit (U) entspricht 1 µMol gespaltenem Substrat pro Minute.The activity is determined graphically from the linear starting area of the sales curve; 1 enzyme unit (U) corresponds to 1 µmol of split substrate per minute.
Umsatz von Substratlösungen einer Konzentration von 5 %Sales of substrate solutions with a concentration of 5%
2,0 g des Produktes (1b) und 20 ml einer 5%igen Substratlösung (5 % Penicillin-G-K in 0,01 M Phosphatpuffer, pH 7,5 enthaltend 0,02 % NaN3) werden bei pH 7,5 und 37°C bis zu einem Substratumsatz von 95 - 98 % gerührt. Apparatur und . Registrierung der Umsatkurve wie unter (1c) beschrieben.2.0 g of the product (1b) and 20 ml of a 5% substrate solution (5% penicillin-GK in 0.01 M phosphate buffer, pH 7.5 containing 0.02% NaN 3 ) are at pH 7.5 and 37 ° C stirred up to a substrate conversion of 95-98%. Apparatus and. Registration of the turnover curve as described under (1c).
Dann werden die Enzymperlen auf einer Glasfritte abgesaugt und erneut gegen 20 ml Substratlösung eingesetzt. Diese Prozedur wird 20 mal hintereinander wiederholt.Then the enzyme beads are sucked off on a glass frit and used again against 20 ml of substrate solution. This procedure is repeated 20 times in a row.
Aktivitätsverlust nach 20 Verwendungen: 57 %.Loss of activity after 20 uses: 57%.
. Zu 2 g der trägergebundenen Penicillinacylase nach Beispiel 1(b) werden 10 ml einer wäßrigen Lösung von Dithioglykol (2 % mit NaOH auf pH 7,5 eingestellt) gegeben. Man läßt das Gemisch bei 37°C 18 h lang stehen und wäscht mit Wasser (zehnmal jeweils 100 ml) und zweimal mit 0,05 M Phosphatpuffer (pH 7,5).. 10 ml of an aqueous solution of dithioglycol (2% adjusted to pH 7.5 with NaOH) are added to 2 g of the carrier-bound penicillin acylase according to Example 1 (b). The mixture is left to stand at 37 ° C. for 18 hours and washed with water (ten times 100 ml each time) and twice with 0.05 M phosphate buffer (pH 7.5).
Ausbeute: 1,95 g Feuchtprodukt.Yield: 1.95 g wet product.
Das Produkt wird wie in Beispiel 1 (a) geprüft.The product is tested as in Example 1 (a).
Aktivitätsverlust nach 20 wiederholten Verwendungen: 42 %.Loss of activity after 20 repeated uses dung: 42%.
50 mg 1,4-Dithioerythrit werden in 1 ml H20 gelöst und der pH-Wert durch Zugabe von NaOH auf 7,5 eingestellt. Die Lösung wird zu 2 g trägergebundenen Penicillinacylase nach Beispiel 1 (b) gegeben und das Gemisch wird 48 h lang bei 23°C stehen gelassen. Dann wird es mit Wasser (fünfmal) und Puffer (zweimal) gewaschen.50 mg of 1,4-dithioerythritol are dissolved in 1 ml of H 2 O and the pH is adjusted to 7.5 by adding NaOH. The solution is added to 2 g of carrier-bound penicillin acylase according to Example 1 (b) and the mixture is left to stand at 23 ° C. for 48 hours. Then it is washed with water (five times) and buffer (twice).
Ausbeute: 1,98 gYield: 1.98 g
Aktivitätsverlust nach 20 wiederholten Verwendungen, durchgeführt wie im Beispiel 1 (d): 35 %.Loss of activity after 20 repeated uses performed as in Example 1 (d): 35%.
500 mg Dithioerythrit werden in 5 ml Wasser gelöst und durch NaOH-Zugabe wird ein pH von 7,8 eingestellt. Diese Lösung wird zu 2 g der trägergebundenen . Penicillinacylase nach Beispiel 1 (b) gegeben und das Gemisch bei 23°C 48 h lang stehen gelassen.500 mg of dithioerythritol are dissolved in 5 ml of water and a pH of 7.8 is set by adding NaOH. This solution becomes 2 g of the carrier-bound. Penicillin acylase according to Example 1 (b) was added and the mixture was left to stand at 23 ° C. for 48 h.
Dann wird es mit Wasser (fünfmal) und Puffer (zweimal) gewaschen.Then it is washed with water (five times) and buffer (twice).
Aktivitätsverlust nach 20 wiederholten Verwendungen, durchgeführt wie im Beispiel 1 (d): 11 %.Loss of activity after 20 repeated uses, carried out as in Example 1 (d): 11%.
Claims (9)
dadurch gekennzeichnet,
daß man auf das an einen merkaptogruppen-freien Träger gebundene Protein Schwefelwasserstoff oder eine Verbindung mit einem Molekulargewicht unter 5000, vorzugsweise unter 2000, mit wenigstens einer Merkaptogruppe und wenigstens einer weiteren Merkapto-, Hydroxy- oder primären oder sekundären Aminogruppe einwirken läßt.1. Process for the preparation of stabilized carrier-bound proteins by reacting a protein in aqueous solution with a water-insoluble carrier material which contains groups which are active against proteins,
characterized,
that one acts on the protein bound to a mercapto group-free carrier hydrogen sulfide or a compound with a molecular weight below 5000, preferably below 2000, with at least one mercapto group and at least one further mercapto, hydroxyl or primary or secondary amino group.
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