DE3127979A1 - Verfahren zur erzeugung von cholesterase und deren anwendung - Google Patents
Verfahren zur erzeugung von cholesterase und deren anwendungInfo
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Description
1A-54 984
Anm. : E.N.I. ENTE NAZIONALE IDROCARBURI
Beschreibung
Verfahren zur Erzeugung von Cholesterase und deren Anwendung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung des Enzyms Cholesterase (E.C.3.1.1'.13) durch
Züchtung eines Mikroorganismus der Gattung Achromobacter sowie die Hydrolyse von Cholesterinestern
von Fettsäuren mit Hilfe dieses Enzyms. Cholesterin, ein wesentlicher Bestandteil des
menschlichen Organismus ist eine wichtige Verbindung für den Aufbau von Zellmembranen in allen Geweben
sowie zur Bildung von zahlreichen Hormonen. Es ist ο bekannt, daß die Bestimmung des Gesamt-Cholesterins
im Blut von großer Bedeutung für die klinische Diagnose ist und da Cholesterin im Serum im wesentlichen
in Form seiner Fettsäureester vorliegt, ist das Enzym Cholesterase erforderlich, um Cholesterin
aus den Estern freizusetzen, damit es anschließend bestimmt werden kann.
In einigen Veröffentlichungen sind Verfahren zur Hydrolyse von Cholesterinestern mit Hilfe von
Enzymen aus Mikroorganismen der Art Fusarium, Nocardia, Pseudomonas, Saccharomyces und Streptomyces
angegeben. Im allgemeinen wird das Enzym jedoch aus tierischen Geweben erhalten.
/2
1A-54 984 «. - χ -
- 3·
Es wurde nun ein Verfahren zur Erzeugung von
Cholesterase gefunden, bei dem ein neuer Mikroorganismus angewandt wird, der zur Gattung Achromobacter gehört.
Cholesterase gefunden, bei dem ein neuer Mikroorganismus angewandt wird, der zur Gattung Achromobacter gehört.
Ein wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, daß das von diesem Mikroorganismus unter den unten angegebenen Kulturbedingungen
gebildete Enzymexocellulär ist und es
daher nicht erforderlich ist, es zu extrahieren, sondern daß es lediglich konzentriert zu werden
braucht.
daher nicht erforderlich ist, es zu extrahieren, sondern daß es lediglich konzentriert zu werden
braucht.
Außerdem besitzt dieser Mikroorganismus , da er
ein Bakterium ist, eine Verdoppelungszeit, die
geringer ist als diejenige von Schimmelpilzen
und Actinomycetes, was ebenfalls einen erheblichen Vorteil bedeutet,
ein Bakterium ist, eine Verdoppelungszeit, die
geringer ist als diejenige von Schimmelpilzen
und Actinomycetes, was ebenfalls einen erheblichen Vorteil bedeutet,
Dieser Mikroorganismus, der aus pflanzlichen Produkten
(Zelltrümmern) vom Tiberufer isoliert worden ist, wurde als Achromobacter delicatulus SM-1307
identifiziert und beim Northern Regional Center, U.So Department of Agriculture, Peoria (J 11)
unter der Nummer NRRL, B„=12115 hinterlegt.
Im folgenden sind die Charakteristika seiner Kultur,
Morphologie und Physiologie angegeben.
A.KuItur-Charakteristika
1* Festes Mediums
a) Auf Nähr-Agers Kolonien von 2 mm 0 nach
24 h langer Inkubation bei 30 0C mit ganzen
(glatten) Rändern, die nach 7-tägigem Altern
dazu neigen, sich zu wellen. Konvexe weißliche
1A-54 984 -Jf-
• 4-
Kolonien von feuchter cremeartiger Konsistenz, leicht leuchtend. Kein Ausschwärmen aus
agarisierten Medien.
b) Auf Agar-Gelatine: Glänzende weiche gelatinöse Kolonien.
2. Flüssiges Medium:
a) Auf Salzlösung-Hefeextrakt:Cremeartige Trübung mit geringem Sediment.
b) Auf peptonisierten Wasser: Starke Trübung nach 24 h bei 30 0C. Kein Sediment oder
Oberflächenfilm erkennbar.
B.morphologische Charakteristika
1. Gram -negative Stäbchen mit einer mittleren Länge
von 2 μπι.
2. Selbstbeweglich (Beobachtung eines hängenden Tropfens)
3. Flimmerhärchen. Eine Verdichtung an den Polen wurde nicht beobachtet
C.physiologische Charakteristika
1. Optimale Wachstumstemperatur zwischen 25 und 30 0C;
wächst auch bei 20 0C; wächst nicht bei 42 0C.
2. Greift Agar nicht an.
3. Bildet keine Säure oder Gas aus Glucose.
4. Verwertet Harnstoff nicht.
/4
1A-54 984 p» -Ar-
5 ο Besitzt (bildet)keine Cytochrom-C-Oxidase .
6. Reduziert Nitrate zu Nitriten. 7. Ist inert im OX/F-Test.
8ο Bildet kein Indol aus Tryptophan«
9. Negative Methylrot-Reaktion,
10.Positive Katalyse.
11»Bildet keine Säure oder Gas aus Lactose«
12.Verflüssigt Gelatine.
13.Lackmusmilch: Leichte Ansäuerung nach 7 Tagen.
Zu Identifikationszwecken wurde das in "Methods of detection and identification of bacteria" von BoM.
MITRUKA und M.J. BONNER, CRC PRESS INC. 1976 und
in "Bergey Manual of Determinative Bacteriology" 7* Auflage angegebene Verfahren angewant.
Der erfindungsgemäß angewandte Stamm kann unter
aeroben Bedingungen als Submerskultur in bewegten Fermentatoren gezüchtet werden.
Ein flüssiges Kulturmedium enthält eine Quelle für 0 assimilierbaren Kohlenstoff, eine Quelle für Stickstoff
und Mineralsalze= Kohlenstoffquellen8die angewandt
xtferden können^, sind unter anderem Aminosäuren,,
Glucose,, ölsäure, Linolsäure, Cholesterinester und
Natriumacetat, Stickstofiquellen^die angewandt werden
können sind unter anderem organische und anorganische
/5
-:- :': : : :~.- J. 3T27979
•6·
1A-54 984 -Sf-
stickstoffhaltige Verbindungen,wie Fleischextrakt, Hefeextrakt, Pepton, Triptan, Aminosäuren, hydrolysiertes
Casein, Sojamehl, Nitrate und Ammoniumsalze.
Ein geeignetes Kulturmedium besitzt die folgende Zusammensetzung:
10 K2HPO4
Hefeextrakt 1-5 g/l
Sojamehl 1-5 g/l
(Spuren bis zu 1 g/l
NaNO3, MgSO4
Der pH-Bereich für die Kultur liegt zwischen 6 und
8, vorzugsweise zwischen 6,8 und 7,2. Der Temperaturbereich liegt zwischen 20 und 37 0C, vorzugsweise
zwischen 28 und 32 0C.
Das Enzym wird gebildet durch Zugabe von Cholesteryloleat
oder natürlichen pflanzlichen ölen zu dem
Kulturmedium vor dem Beimpfen. Die Hydrolyse dieser Ester in dem Kulturmedium mit Hilfe von Cholesterase,
die von Achromobacter delicatulus SM 1307 gebildet worden ist, fällt ebenfalls unter die Erfindung.
Die Induktionszeit kann von 24 bis zu 72 h, vorzugsweise
40 bis 48 h betragen.
Die während oder am Ende der Kultur gewonnene Fermentationsbrühe kann als solche angewandt werden.
Wahlweise kann die überstehende Flüssigkeit oder die abfiltrierte oder abzentrifugierte Kulturbrühe
angewandt werden.
/6
1A-54 984 - β' -
Eine weitere technische und wirtschaftliche Verbesserung
kann erreicht werden durch Immobilisieren des Enzyms oder eine Kombination mit makromolekularen
Verbindungen unter Bildung chemischer Bindungen mit der Matrix oder ionischer Bindungen.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele
näher erläutert.
ο Beispiel 1
Es wurde eine Kulturbrühe der folgenden Zusammen= setzung hergestellt
NaNO3 | 0, | 2 | g/i |
K2HPO4 | 0, | 2 | g/i |
KCl | 10 | 5 | g/i |
MgSO4'7H2O | 5 | 5 | g/i |
Hefeextrakt | g/i | ||
Cholesteryloleat | g/l | ||
durch Zugabe dieser Verbindungen zu entionisiertem
Wasser.
Der pH-Wert der Brühe wurde mit verdünnter HCl auf 7,0 eingestellt. Das so hergestellte Medium wurde
durch Einbringen von 50 ml in jeden Kolben in 250 ml Kolben verteilt«, Diese wurden 30 min bei
116 0C sterilisiert.
Sie wurden mit 1 ml einer Suspension des Achromobacter
delicatulus SM-1307 beimpft„ der erhalten worden war
durch Waschen der "Patina" einer Kultur von 20 ml Nähr-Agar in 200 · 20 mm Röhrchen, die 48 h
bei 30 0C gewachsen war, mit 10 ml physiologischer
Kochsalzlösung.
1Α-54 984 λ - ff -
Die Fermentations-Kolben wurden unter Orbitalschütteln
(180 bis 200 UpM) bei 30 0C inkubiert.
Die Kulturbrühe wurde 48 h nach dem Beimpfen gewonnen und auf die Enzymaktivität untersucht. 1 ml Kulturbrühe
enthielt 0,2 Enzymeinheiten.
Die Enzymäktivität wurde folgendermaßen bestimmt:
1 ml Kulturbrühe, die mit 0,1 m Phosphatpuffer-Lösung,
pH 6,7# entsprechend verdünnt war, wurde zu 5 ml einer Lösung von Cholesteryloleat, enthaltend 0,3 μΐηοΐ/ml
in 0,1 m Phosphatpuffer pH"6,7, enthaltend 0,5 % Triton X-100, gegeben. Die Reaktion wurde 10 min
bei 37 0C in einem .bewegten Wasserbad durchgeführt
und durch 3 min langes Erhitzen der von dem Reaktionsgemisch abgezogenen Probe zum Sieden abgebrochen.
Die Konzentration des durch Hydrolyse von Cholesteryloleat
entstandenen Cholesterins wurde ccolorimetrisch bestimmt, wobei das freie Cholesterin mit Cholesterinoxidase
zu Cholest-4-en-3-on oxidiert wurde unter gleichzeitiger Bildung von Wasserstoffperoxid. Dieses
reagiert oxidativ mit 4-Aminoantipyrin und Phenol in Gegenwart von Peroxidase unter Bildung eines
Chromogens mit Absorptionsmaximum bei 500 nm.
Die optische Dichte der gefärbten Proben wurde in einem DB-GT Beckmann-Gitters pektrophotometer gemessen,
bei dem die Küvette einen optischen Weg von 1 cm (0,1 dm) bei einer Wellenlänge von 500 nm besaß.
Wenn eine Einheit als die Menge an Enzym definiert wird, die 1 flmol Cholesterin pro Minute unter den
oben angegebenen Testbedingungen bildet, berechnen
/8
1A-54 984 - Ji -
sich die Enzymeinheiten pro ml Kulturbrühe nach der folgenden Formel:
U 4 · 6 · (Ε,η-ΕΛ)
ml Kulturbrühe 5,45 · 0,1 · D
in der
E,. 0 = optische Dichte der nach 10 min entnommenen
Probe
Eq = optische Dichte der nach 0 min entnommenen
Probe
5,45= optische Dichte einer Lösung, enthaltend 1 μΐηοΐ
Cholesterin pro ml und
D = die Enzymverdünnung bedeutet. Beispiel 2
Es wurde eine Kulturbrühe der folgenden Zusammensetzung
hergestellt
NaNO3 | 0, | 2 | g/i |
K2HPO3 | 0, | 2 | g/i |
KCl | 10 | 5 | g/i |
MgSO4-7H2O | 5 | 5 | g/i |
Hefeextrakt | g/i | ||
Olivenöl | g/i | ||
durch Zugabe dieser Bestandteile zu entxonisxertem Wasser und Einstellung des pH-Wertes mit Salzsäure
auf 6,7.
/9
1A-54 984
/to·
Kulturen von Achromobacter delicatulus SM-1307 in diesem Medium und entsprechend Beispiel 1 hergestellt,
wurden unter Orbxtalschütteln (180 UpM) bei 3 0 0C inkubiert.
Die Kulturbrühe wurde 72 h nach dem Beimpfen gesammelt und auf die Cholesterase-Aktivität untersucht.
1 ml der Kulturbrühe enthielt 0,4 Enzymeinheiten.
Es wurde eine Kulturbrühe mit der in Beispiel 2 angegebenen Zusammensetzung hergestellt.
Kulturen von Achromobacter delicatulus SM-1307 in diesem Medium und entsprechend Beispiel 1
hergestellt, wurden unter Orbitalschütteln (180 UpM) bei 30 0C inkubiert.
Die Kulturbrühe wurde 72 h nach dem Beimpfen gewonnen, zentrifugiert und die Cholesterase in
der überstehenden Flüssigkeit angewandt zur Bestimmung des Gesamt-Cholesterins in einer Probe
von menschlichem Blutserum.
Zu diesem Zweck wurde das folgende Reagens hergestellt:
Natriumcholat Triton X-100
Phenol
4-Aminoantipyrin z.: . .Peroxidase
6 mM 15 g 7,5 mM 0,5 mM 16 400 E (Boehringer Nr.
127361 im Katalog)
/10
1A-54 984 - yg -
Das Cholesterin wurde auf folgende Weise bestimmt?
50 μΐη menschliches Serum und 0,25 ml des Kulturmediums
wurden zu 2,5 ml Reagens gegeben. 5
Die Reaktion fand direkt in der Glasküvette statt, die einen optischen Weg von 1 cm aufwies und die
Entwicklung des Chromogens wurde direkt in einem DB-GT Beckmann-Gitterspektrophotometer· bei einer
Wellenlänge von 500 nm beobachtet bis zur vollständigen Umwandlung des in dem Serum vorhandenen
Cholesterins.
Unter diesen Bedingungen erhielt man am Ende eine optische Dichte von 0,500,- entsprechend 164 mg
Gesamt-Cholesterin pro 100 ml der untersuchten Serumprobe.
6246
Claims (3)
- r ü c h e1 ο Verfahren zur Erzeugung von Cholesterase durch Züchten eines Mikroorganxsmus, dadurch g e k e η η zeichnet, daß man als Mikroorganismus den Stamm Achromobacter delicatulus NRRL B-12115 5 verwendet.
- 2. Verfahren nach Anspruch \, dadurch gekennzeichnet, ' daß man den Mikroorganismus bei einem pH-Wert im Bereich von 6 10 bis 8„ vorzugsweise 6,8 bis 7r2 züchtet.
- 3 β Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,, daß man den Mikroorganismus bei einer Temperatur im Bereich 15 von 20 bis 37 0C , vorzugsweise zwischen 28 und 32 0C züchtet»4- Verwendung der nach Anspruch 1 bis 3 erhaltenen Cholesterase zur Hydrolyse von Cholesterin-20 F@ttsäure-Estern durch direktes Zusammenbringen der Ester mit dem Kulturmedium,,6246
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