CN1362995A - 磺基水解酶,其相应的氨基酸序列和核苷酸序列,磺基水解酶制备物,方法及其产物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于蛋白质总量纯度水平至少为约40wt.%的纯化的磺基水解酶,分离的核酸序列和氨基酸序列,和纯化至少一种磺基水解酶的方法,包括将海藻提取物进行分级分离获得级分;将至少一个级分进行苯基琼脂糖凝胶层析获得含有至少一种磺基水解酶的琼脂糖凝胶级分。本发明还提供了用基于蛋白质总量纯度水平至少为约40wt.%的分离的磺基水解酶修饰的酶促修饰的化合物,以及一种酶促修饰硫酸化的化合物的方法,所述方法包括将至少一种基于蛋白质总量纯度水平至少为约40wt.%的磺基水解酶与硫酸化的化合物形成反应混合物,温育该反应混合物以从硫酸化的化合物中除去硫酸酯基团,形成酶促修饰的化合物。本发明还涉及一种酶促修饰硫酸化的化合物的方法,所述方法包括将第一种磺基水解酶与硫酸化的化合物温育,以从硫酸化的化合物中除去硫酸酯基团,形成中间化合物;接着将第二种磺基水解酶与中间化合物温育,以除去硫酸酯基团,形成酶促修饰的化合物。本发明还提供了一种从海藻中提取nu-和mu-角叉菜聚糖之一的方法,包括:将海藻分散于含有K2CO3的盐溶液中,形成分散液;过滤此分散液获得液体;超滤此分散液以除去盐;浓缩液体;将液体的pH调节为大约8-8.5;从液体中沉淀nu-和mu-角叉菜聚糖之一。
Description
相关申请交叉参考:
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求在1999年5月10日申请的美国临时专利申请No.60/133376的优先权,其内容全部并入参考。
发明背景
1.发明领域
本发明涉及磺基水解酶,如半乳聚糖磺基水解酶,如nu-和mu-角叉菜聚糖磺基水解酶。本发明涉及磺基水解酶的氨基酸和核苷酸序列。本发明还涉及酶促修饰硫酸化的化合物,如半乳聚糖。例如,酶促修饰可包括修饰硫酸化的半乳聚糖性质,如凝胶性,如通过除去硫酸酯基团及在半乳聚糖的糖结构中的环位置之间形成桥区。本发明还涉及从海藻中提取nu-角叉菜聚糖的方法。本发明还涉及酶促修饰的化合物。
2.背景阐述
水状胶体,可广泛的限定为是在存在水的情况下产生凝胶的物质,部分由于其流变学性质而使用,也可对稳定性有益处。
水状胶体有许多类别。一种分类方法将这些类别分为溢乳物,如阿拉伯胶,茄替胶,刺梧桐树胶,talha,和黄芪胶;提取物,如从褐色海藻中提取的海藻酸盐,从红色海藻中提取的琼脂,角叉菜聚糖,和furcelleran,及从陆地植物中提取的konjak(葡甘露聚糖),瓜耳胶,果胶和阿拉伯半乳聚糖;生物聚合物,如黄原胶;化学修饰的水状胶体,如纤维素制品,包括羧甲基纤维素,羟丙基纤维素,和羧甲基羟甲基纤维素;及中间形式,如微晶纤维素。
红色海藻已知是称为琼脂和角叉菜聚糖的工业凝胶和增稠用细胞壁硫酸化半乳聚糖的原料。它们由通过交替α(1-3)或β(1-4)键连接的半乳糖吡喃糖残基的线性主链组成。尽管所有β连接的残基呈D-构型,但是α(1-4)连接的半乳糖单位在琼脂中呈L-构型,在角叉菜聚糖中呈D-构型。
琼脂是通过或多或少加热的碱性溶液(100-120℃)从干燥的藻类中提取的。在过滤后,使琼脂溶液成为凝胶,加压脱水,干燥及磨碎,如ARMISEN等,“琼脂的生产和使用”,商业海藻产物的生产和利用,FAO渔业技术文献,288,pp1-57(1987)所述,该文献全文并入参考。提取琼脂的海藻原料包括石花菜属,鸡毛菜属,Gelidiella,和江篱属,如STANLEY,“角叉菜聚糖的生产,性质和使用”,商业海藻产物的生产和利用,FAO渔业技术文献,288,pp116-146(1987)所述,该文献全文并入参考。
角叉菜聚糖是分离自红色海藻的天然水溶的硫酸化半乳聚糖家族的通称。角叉菜聚糖的增稠和凝胶性用于食品和化妆品配方中,如THERKELSEN,“角叉菜聚糖”,工业用凝胶:多糖及其衍生物,3rded,pp145-180,(1993),和DeRUITER等,“角叉菜聚糖生物技术”,食品科学及技术趋势,第8卷,pp389-395(1997)所述,这两个文献均全文并入参考。
角叉菜聚糖的海藻原料包括麒麟菜属(如刺麒麟菜(E.spinosum),耳突麒麟菜(E.cottonii)(=Kappaphycus alvarezii),和E.denticulatum),Chondrus(如C.crispus),Calliblepharis(如C.jubata),和Gigartina(如G.radula和G.stellata)。
角叉菜聚糖是线性的,部分硫酸化的半乳聚糖,主要由α(1-4)连接的D-半乳糖吡喃糖或3,6-脱水-D-半乳糖吡喃糖残基和β(1-3)连接的半乳糖吡喃糖残基的重复二聚体组成。如上所述,琼脂类似地也是线性的,部分硫酸化的半乳聚糖的相似结构,除了α(1-4)连接的D-半乳糖吡喃糖残基是L-形式的。角叉菜聚糖发生的一些结构主要不同之处在于二聚体主链上硫酸酯基团的数目和位置,及二聚体的各个残基是以左手(4C1)或右手(C4)“椅型”构象存在。这些结构包括kappa(κ),iota(ι),lambda(λ),theta(θ),mu(μ),和nu(v),如下所示。iota-,lambda和theta-角叉菜聚糖含有3,6-脱水桥,而nu-,mu-,和lambda-角叉菜聚糖不含有此桥。另外,nu-,mu-,和lambda-角叉菜聚糖的α连接的单位的构象,不同于含有脱水桥的角叉菜聚糖,阻止足够的螺旋聚集。螺旋聚集是重要的,因为螺旋促进凝胶形成。在这点上,kappa角叉菜聚糖形成坚硬的脆性凝胶,而iota角叉菜聚糖形成弹性的柔软的凝胶,lambda角叉菜聚糖是非凝胶化的增稠剂。
角叉菜聚糖中SO3 -的数量相当多,并在0-40%之间(w/w)变化,产生高负电荷的聚合物。理想的kappa,iota和lambda角叉菜聚糖二聚体分别具有1,2和3个硫酸酯基团,产生典型的硫酸酯含量分别为22%,32%和38%(w/w)。然而,因为海藻物种或批次不同硫酸酯在商业提取物中可发生较大变化。硫酸酯键在化学上是非常稳定的,且没有明显或实用的化学方法修饰硫酸酯水平或分布的同时不降低聚合物的分子量,除了在碱处理期间从前体角叉菜聚糖中除去6-O-硫酸酯。
角叉菜聚糖是从红色海藻中,通过在水溶液中煮沸,有时在碱性条件下煮沸,随后经过滤,浓缩,沉淀和干燥而商业性提取的。沉淀可通过另加入乙醇,或通过用盐凝胶化随后加压此凝胶而进行,如STANLEY,“角叉菜聚糖的生产,性质和使用”,商业海藻产物的生产和利用,FAO渔业技术文献,288,pp116-146(1987)所述,该文献全文并入参考。半精制角叉菜聚糖也是通过用碱处理海藻,随后用水彻底清洗而产生的。这些处理改良了角叉菜聚糖的凝胶化性质,并除去了大部分蛋白质,色素和小代谢产物;这种制备物还含有其它聚合物如纤维素物质,如HOFFMANN等,“分离步骤对Eucheuma Cottonii角叉菜聚糖的分子组合物和物理性质的作用”,水状胶体食品,9,pp281-289(1995),所述文献全文并入参考。
非凝胶化的mu-和nu-角叉菜聚糖是分别存在于海藻中的kappa-,iota-角叉菜聚糖的天然前体,并在二聚体单位的α-(1-4)连接的D-半乳糖吡喃糖残基C-6位具有硫酸酯基团。通常认为在强碱处理期间,相伴发生从前体的C-6硫酸酯中消除硫酸酯,及形成3,6-脱水桥。
不同角叉菜聚糖的功能性质(包括螺旋形成,流变学性质及应用)是通过(1)聚合物的分子量,(2)硫酸酯基团的数目及其在碳主链的取代位置,和(3)3,6-脱水半乳糖残基的数目而确定的,如THERKELSEN,“角叉菜聚糖”,工业树脂:多糖及其衍生物,第三版,pp145-180(1993);VIEBKE等,“通过MALLS/GPC定性kappa-,iota-角叉菜聚糖卷曲和螺旋”,碳水聚合物,第27卷,pp145-154(1995);和Le QUESTEL等,“硫酸化的碳水化合物应用于角叉菜聚糖的计算机模式”,Int.J.Biol.Macromol,第17卷,pp161-174(1995),所述文献以其全文并入参考。
碱处理可对终产物中角叉菜聚糖形式的比率加以某些控制。然而,通常难以推断及获得所需终产物。
已有报道红色海藻脐形紫菜含有磺基水解酶,该酶催化硫酸酯从紫菜聚糖中释放,紫菜聚糖是与琼脂相关的紫菜属中的主要多糖,其含有大约10%(w/w)的3,6-脱水-L-半乳糖。其还含有L-半乳糖-6-硫酸酯。这些L-半乳糖-6-硫酸酯单位可通过部分纯化自亲代海藻提取物的酶的作用,转化成3,6-脱水-L-半乳糖,如REES,“在紫菜聚糖中由L-半乳糖6-硫酸酯单位酶促合成3,6-脱水-L-半乳糖”,生物化学I,81,pp347-352(1961);和REES,“紫菜聚糖的酶促脱硫化”,生物化学I,80,pp449-453(1961),以上文献均全文并入参考。
另外还有报道生产角叉菜聚糖的红色海藻含有“磺基水解酶”,该酶催化硫酸酯从角叉菜聚糖前体中释放。皱波角叉菜中的磺基水解酶见于WONG等,“皱波角叉菜(红藻纲)中磺基水解酶活性和角叉菜聚糖生物合成”,植物生理学,第61卷,pp663-666(1978),所述文献以其全文并入参考。Calliblepharis jubata中的磺基水解酶见于ZINOUN等,“在红藻Calliblepharis jubata中磺基水解酶活性迹象”,Botanica Marina,第40卷,pp49-53(1997),所述文献以其全文并入参考。Gigartina stellata中磺基水解酶见于LAWSON等,“酶对多糖构象和功能的代谢控制”,自然,第227卷,pp392-93(1970年7月25日),及WONG等,“皱波角叉菜(红藻纲)中磺基水解酶活性和角叉菜聚糖生物合成”,植物生理学,第61卷pp663-666(1978),所述文献以其全文并入参考。这种些酶目前未纯化为均一性,并未有报道提供电泳数据。
半乳聚糖磺基水解酶的作用模式和特异性程度只在文献中以一般术语加以阐述。如CRAIGIE等,“角叉菜聚糖生物合成”,Proc.Int.Seaweed.Symp.pp369-377(1978),所述文献以其全文并入参考,还不清楚有多少不同特异性的磺基水解酶存在于皱波角叉菜中。一般文献中少有关于磺基水解酶底物的化学结构,酶促作用的终产物,和磺基水解酶对半乳聚糖前体作用程度的阐述。
因此,需要各种具有不同特异性的磺基水解酶,以可用于修饰硫酸化的化合物,如半乳聚糖。
发明概述
本发明在于提供具有各种特异性的纯化的磺基水解酶。
本发明还涉及磺基水解酶的氨基酸和核苷酸序列。
本发明涉及酶促修饰硫酸化的化合物的方法。
本发明还涉及从海藻中提取角叉菜聚糖的方法。
本发明还涉及硫酸化的化合物,如半乳聚糖,其已经磺基水解酶修饰,如修饰凝胶化性质。
根据一方面,本发明涉及基于总蛋白量纯化水平至少为40wt%的磺基水解酶。纯化水平还可至少为70wt%,90wt%,或95wt%。
根据另一方面,本发明涉及包含SEQ ID NO:17序列的分离的核酸序列。
根据又一方面,本发明涉及包含与SEQ ID NO:17序列有至少25%同源性的序列的分离的核酸序列。与SEQ ID NO:17序列的同源性还可至少为50%,80%,或90%。
根据另一方面,本发明涉及一种分离的核酸序列,其在杂交条件下与SEQ ID NO:17核酸杂交。
根据另一方面,本发明涉及包含SEQ ID NO:18序列的分离的核酸序列。
根据另一方面,本发明涉及包含SEQ ID NO:19序列的分离的核酸序列。
根据另一方面,本发明涉及包含SEQ ID NO:20序列的分离的核酸序列。
根据另一方面,本发明涉及包含SEQ ID NO:21序列的分离的核酸序列。
根据又一方面,本发明涉及包含与SEQ ID NO:18序列有至少25%同源性的序列的分离的核酸序列。与SEQ ID NO:18序列的同源性还可至少为50%,80%,或90%。
根据又一方面,本发明涉及包含与SEQ ID NO:19序列有至少90%同源性的序列的分离的核酸序列。
根据又一方面,本发明涉及包含与SEQ ID NO:20序列有至少90%同源性的序列的分离的核酸序列。
根据又一方面,本发明涉及包含与SEQ ID NO:21序列有至少90%同源性的序列的分离的核酸序列。
根据另一方面,本发明涉及一种分离的核酸序列,其在杂交条件下与SEQ ID NO:18核酸杂交。
根据另一方面,本发明涉及编码相应于SEQ ID NO:22的氨基酸序列的分离的核酸序列。
根据另一方面,本发明涉及包含SEQ ID NO:22的氨基酸序列的分离的蛋白质。
根据另一方面,本发明涉及包含与SEQ ID NO:22有至少35%同源性的氨基酸序列的分离的蛋白质。与SEQ ID NO:22的同源性还可至少为50%或80%。
根据另一方面,本发明涉及编码相当于SEQ ID NO:23的氨基酸序列的分离的核酸序列。
根据另一方面,本发明涉及包含SEQ ID NO:23的氨基酸序列的分离的蛋白质。
根据另一方面,本发明涉及包含与SEQ ID NO:23有至少20%同源性的氨基酸序列的分离的蛋白质。与SEQ ID NO:22的同源性还可至少为50%或80%。
根据另一方面,本发明涉及纯化至少一种磺基水解酶的方法,包括:将海藻提取物进行分级分离以获得级分;并将至少一种级分进行苯基琼脂糖凝胶层析,以获得含有至少一种磺基水解酶的琼脂糖凝胶级分。
根据又一方面,本发明涉及一种酶促修饰的化合物,其已通过纯化水平为至少大约40wt%总蛋白量的分离的磺基水解酶修饰。分离的磺基水解酶的纯化水平还可至少为70wt%,90wt%或95wt%。
根据另一方面,本发明涉及一种酶促修饰硫酸化的化合物的方法,包括:将纯化水平为至少大约40wt%总蛋白量的分离的磺基水解酶,与硫酸化的化合物组合,形成反应混合物;温育此反应混合物以从硫酸化的化合物中除去硫酸酯基团,形成酶促修饰的化合物。
根据另一方面,本发明涉及一种酶促修饰硫酸化的化合物的方法,包括:将硫酸化的化合物与第一种磺基水解酶温育,以从硫酸化的化合物中除去硫酸酯基团,形成中间化合物;随后用第二种磺基水解酶温育此中间化合物,以除去硫酸酯基团,形成酶促修饰的化合物。
根据另一方面,本发明涉及一种产物,其是通过用蛋白质含量基本由磺基水解酶组成的溶液温育硫酸化的化合物而产生的,所述磺基水解酶进行性除去硫酸酯基团。
根据另一方面,本发明涉及一种产物,其是通过用蛋白质含量基本由磺基水解酶组成的溶液温育硫酸化的化合物而产生的,所述磺基水解酶随机除去硫酸酯基团。
根据另一方面,本发明涉及一种从海藻中提取nu-或mu-角叉菜聚糖的方法,包括:将海藻分散于含有K2CO3的盐溶液中形成分散系;过滤此分散系获得一种液体;超滤此分散系以除去盐;浓缩此液体;将此液体的pH调节为8-8.5;并从此液体中沉淀nu-或mu-角叉菜聚糖。
一方面,磺基水解酶能从水状胶体中除去硫酸酯。水状胶体可以是糖胺聚糖,岩藻聚糖和半乳聚糖之一。
另一方面,磺基水解酶能从半乳聚糖中除去硫酸酯。
另一方面,半乳聚糖包含角叉菜聚糖。角叉菜聚糖可包括mu-角叉菜聚糖,如包含至少大约50mol%的mu-角叉菜聚糖。角叉菜聚糖可包括nu-角叉菜聚糖,如包含至少大约50mol%的nu-角叉菜聚糖。
另一方面,半乳聚糖包括琼脂。
另一方面,磺基水解酶包括6-O-磺基水解酶。
另一方面,磺基水解酶能将nu-角叉菜聚糖转变为iota-角叉菜聚糖。
另一方面,磺基水解酶能将mu-角叉菜聚糖转变为kappa-角叉菜聚糖。
另一方面,磺基水解酶能除去6-O-硫酸酯以诱导脱水桥形成。
另一方面,级分包含硫酸铵级分。
另一方面,此方法还包括对至少一种苯基琼脂糖凝胶级分进行DEAE琼脂糖凝胶层析,以获得DEAE琼脂糖凝胶级分。至少一种DEAE琼脂糖凝胶级分可进行肝素琼脂糖凝胶层析。
另一方面,温育是在大约0-60℃的温度下进行。
另一方面,温育是在pH大约为5.5-9.5的情况下进行。
另一方面,加入反应混合物中的至少一种磺基水解酶是包含于溶液中的,浓度为至少一种磺基水解酶至少为2-85μg/ml。
另一方面,反应混合物中硫酸化的化合物的浓度为大约0.012-2%(w/v)。
另一方面,修饰的化合物包括iota-角叉菜聚糖。
另一方面,修饰的化合物包括kappa-角叉菜聚糖。
另一方面,酶促修饰的化合物包括富含前体的iota-角叉菜聚糖。
另一方面,酶促修饰的化合物包括富含前体的kappa-角叉菜聚糖。
另一方面,除去硫酸酯包括从半乳聚糖中除去6-硫酸酯基团。
另一方面,除去硫酸酯包括将nu-角叉菜聚糖转变为iota-角叉菜聚糖,形成在一定条件下不发生凝胶的产物,所述条件为产物在含有0.1M钾的水溶液中浓度为大约0.7%(w/v),温度为40℃,pH为7。
另一方面,第一种磺基水解酶随机除去硫酸酯。
另一方面,第二种磺基水解酶进行性除去硫酸酯。
另一方面,海藻包括Spinosum。
另一方面,海藻在分散于盐溶液之前是冻干并磨碎的。
另一方面,盐溶液还包含KCl。KCl的浓度为大约1-1.5M。
另一方面,在过滤前将分散系静置至少18小时。
另一方面,浓缩约2-3倍。
另一方面,通过加入碱调节液体的pH。
另一方面,通过加入异丙醇进行沉淀。
另一方面,进行透析直至水的电导率稳定在大约2μS/cm以下。
另一方面,在沉淀经透析的nu-或mu-角叉菜聚糖之后,将nu-或mu-角叉菜聚糖冻干并磨碎。
另一方面,沉淀的透析的nu-或mu-角叉菜聚糖中nu-或mu-含量为大约18-35mol%。
另一方面,沉淀的透析的nu-或mu-角叉菜聚糖的分子量为大约700-800kDa。
发明详述
本文所阐述的是举例说明本发明的各种实施方案,并提供据信是本发明的最实用和最易理解的原理和概念。在这点上,未尝试示出比基本理解本发明所必需的更详细的内容,结合附图本领域技术人员可明白有几种形式可实际应用。
本申请中所有百分率,除非特别说明,均通过基于重量(g)/体积(ml)测定的。因此,例如30%代表30g/100ml样品。
除非特别说明,提及的化合物或组分,包括化合物或组分自身,以及与其它化合物或组分的组合,如化合物的混合物。
在进一步阐述之前,对以下术语进行解释将有助于理解本发明。
“半乳聚糖”:一种由半乳糖单位和其它的单位组成的多糖;如琼脂和角叉菜聚糖。半乳聚糖具有至少50mol%的半乳糖单位。
“水状胶体”:一种亲水性多糖或衍生物,例如植物多糖,当将其加入水中时,其膨胀产生黏性分散系或溶液。
“杂交条件”:将相应核酸移至得自Amersham Pharmacia BiotechAB的尼龙膜上,如SAMBROOK等,分子克隆实验手册,第二版,CSH实验室出版社,冷泉港,NY(1989),所述文献全文并入参考。将此膜在6×SSC,5×Denhart,0.1%SDS和100μg/ml鲑精DNA中,在42℃杂交过夜。SSC是3M NaCl和0.3M柠檬酸钠的水溶液,根据SAMBROOK等,分子克隆实验手册,第二版,CSH实验室出版社,冷泉港,NY(1989)所述程序制备,所述文献全文并入参考。在杂交后,将滤膜在42℃用以下溶液洗15分钟:2×SSC,0.1%SDS;1×SSC,0.1%SDS,并曝光于得自Molecular Dynamics,Uppsala,Sweden光刺激屏,用也得自于Molecular Dynamics,Uppsala,Sweden的Storm扫描。
为确定两个氨基酸序列或两个核酸序列之间的相同性百分比或同源性百分率,对序列进行最佳对比(例如可将缺口导入第一个氨基酸或核酸序列中,以与第二个氨基酸或核酸序列最佳排列对比)。然后将在相应氨基酸位置或核苷酸位置的氨基酸残基或核苷酸进行对比。当第一个序列中的一个位置由与第二个序列中相应位置的相同氨基酸残基或核苷酸占据时,则分子在这个位置是相同的。两个序列之间的相同性百分比通过序列呈现的相同性位置的数目(即相同性百分比=相同性位置数/位置总数(如重叠位)×100)。优选地,这两个序列是等长的。
确定两个序列之间的同源性百分比可通过用数学公式进行。优选地,用于对比两个序列的公式非限制性的例如是KARLIN等,美国科学院院报,87,pp2264-2268(1990)所述公式,所述文献以其全文并入参考,KARLIN等,美国科学院院报,90,pp5873-5877(1993)对此公式加以修改,所述内容全文并入参考。这个公式被掺入ALTSCHUL等,分子生物学杂志,215,pp403-410(1990)所述的NBLAST和XBLAST程序中,所述文献以其全文并入参考。可用NBLAST程序,分值=100,字长=12进行BLAST核苷酸检索,以获得同源于本发明磺基水解酶核酸分子的核苷酸序列。可用XBLAST程序,分值=50,字长=3进行BLAST蛋白质检索,以获得同源于本发明磺基水解酶蛋白质分子的氨基酸序列。为进行缺口的序列对比,可利用ALTSCHUL等,核酸研究,25,pp3389-3402(1997)所述的缺口BLAST,所述文献以其全文并入参考。或者,可使用PSI-Blast进行重复检索,其检测分子间的远缘关系。当利用BLAST,缺口的BLAST,和PSI-Blast程序时,可使用各自程序(如XBLAST和NBLAST)的缺省参数。见http://www.ncbi.nlm.nih.gov。另外优选地的用于对比两个序列的公式非限制性的例如是MYERS等,CABIOS,4,pp11-17(1988)所述的公式,所述文献以其全文并入参考。这个公式掺入ALIGN程序(2.0版本)中,该程序是GCG序列对比软件程序包的一部分。当利用ALIGN程序对比氨基酸序列时,可使用PAM120权重残基表,缺口长度罚分12,和缺口罚分4。
总而言之,本发明涉及磺基水解酶的分离和纯化。例如,磺基水解酶可纯化自海藻。磺基水解酶优选能从硫酸化的化合物如角叉菜聚糖中除去硫酸酯。磺基水解酶还可在硫酸化的化合物如角叉菜聚糖上形成3,6-脱水桥。本发明还涉及酶促修饰硫酸化的化合物的方法。本发明还涉及修饰的硫酸化的化合物,如修饰的角叉菜聚糖,如已被修饰为至少具有相应于iota-角叉菜聚糖的部分的nu-角叉菜聚糖,或如已被修饰为至少具有相应于kappa-角叉菜聚糖的部分的mu-角叉菜聚糖。本发明还涉及从海藻中提取角叉菜聚糖的方法。
本申请和现有技术领域所提供的指导是:(1)蛋白质纯化和(2)部分氨基酸序列确定;(3)构建和使用探针以确定相应DNA序列位置;和(4)克隆和测序,如下的讨论将能够:(1)分离磺基水解酶;(2)鉴别其氨基酸序列;(3)构建相应DNA序列的探针;和(4)鉴别,分离,纯化和确定编码此酶的DNA序列。见例如SAMBROOK等,分子克隆实验手册,第二版,CSH实验室出版社,冷泉港,NY(1989),所述文献以其全文并入参考。
本发明酶促修饰的化合物包括硫酸化的化合物。硫酸化的化合物包括半乳聚糖,糖胺聚糖,和岩藻聚糖。
岩藻聚糖是高度不均一的硫酸化多糖,由不同糖残基组成,如岩藻糖,半乳糖,甘露糖和糖醛酸。岩藻聚糖基团数目及其组成模式相当不同。岩藻聚糖是在褐色海藻和棘皮类动物中产生的。在这点上,岩藻聚糖可来自褐色海藻细胞壁的基质相,其主要含有L-岩藻糖。L-岩藻糖残基通常通过α(1-3)键连接,并在C4位硫酸化。对岩藻聚糖酶促修饰可影响其抗凝聚性质。
糖胺聚糖(GAGs)是来自动物胞外基质的硫酸化多糖家族,其包括肝素,硫酸肝素,硫酸软骨素,硫酸皮肤素,和硫酸角质素。GAGs由含有己糖醛酸和己糖胺的二糖重复单位组成。肝素和硫酸肝素是可变的硫酸化糖胺聚糖,其主要由α(1-4)连接的D-艾杜糖醛酸-2-硫酸酯残基或D-葡糖醛酸-2-硫酸酯残基和N-磺基-D-葡糖胺-6-硫酸酯残基组成。对肝素酶促修饰可影响其抗凝血性质。硫酸软骨素和硫酸皮肤素主要由α(1-4)连接的D-艾杜糖醛酸或D-葡糖醛酸和N-磺基-D-葡糖胺-6-硫酸酯残基组成。通常N-乙酰半乳糖胺的C2或C4位是硫酸化的,且硫酸皮肤素中艾杜糖醛酸的C2位也通常是硫酸化的。硫酸角质素多糖由半乳糖和N-乙酰半乳糖胺组成。半乳糖或N-乙酰半乳糖胺的C6位可以是硫酸化的。
半乳聚糖可得自许多不同原料。例如,半乳聚糖可得自海藻。半乳聚糖例如包括角叉菜聚糖和琼脂。
例如,从海藻中提取琼脂是已知的。例如从海藻中提取琼脂见于SELBY等,“琼脂”,工业树脂:多糖及其衍生物,第三版,(1993),所述文献以其全文并入参考。
从海藻中提取角叉菜聚糖是已知的。例如,从海藻中提取角叉菜聚糖见于THERKELSEN,“角叉菜聚糖”,工业用树胶:多糖及其衍生物,第三版,(1993),所述文献以其全文并入参考。
本发明还涉及提取高于天然水平的高分子量即分子量在大约500kDa以上的nu-和mn-角叉菜聚糖的方法。基于待提取的角叉菜聚糖,角叉菜聚糖的原料可以是海藻,如Spinosum,Cottonii,和Gigartina radula。
海藻可以是冻干,磨碎并分散于浓度优选为大约0.05-0.3M,更优选为0.1-0.15M,最优选为大约0.125M的KCl水溶液中。此分散系还含有浓度优选为0.0005-0.003M,更优选为0.001-0.0015M,最优选为大约0.00125M的K2CO3,以保持碱性环境,即pH优选为大约7-9,更优选为7.5-8.5,最优选为大约7.8-8.3。也可使用相应钙盐,如氯化钙和碳酸钙,但由于这些钙盐溶解性相对低,因此优选钾盐。
将此分散系静置一段时间,优选大约1-72小时,更优选大约16-32小时,最优选大约24小时,温度为大约5-55℃,优选大约22-50℃,更优选大约在室温。
在此阶段后,将此分散系过滤。例如,可用加压硅藻土滤膜过滤。
在过滤之后,优选将此液体例如用30kDa的MWCO-膜超滤或渗滤,以除去过量的盐。在超滤后,通过加入自来水在室温清洗提取物。持续清洗直至电导率低于2mS/cm并且稳定。将此液体优选通过超滤浓缩25-30%。优选用0.1M的NaCl将pH调节为8-8.5。
然后将此液体优选蒸发至大约10-90%,更优选大约30-70%,最优选大约50%。例如,此液体可在真空蒸发器中蒸发。
在蒸发后,将pH优选调节为大约7-9,更优选大约7.5-8.5,最优选大约为8。例如,可通过加入1M NaOH将pH调节为8。然后用异丙醇(IPA)沉淀并冻干,如用得自英国BP化学制品公司的100%(v/v)IPA沉淀。
所得提取物具有富集的nu-或mu-含量,优选大约为15-40mol%,更优选为大约17-30mol%,最优选为大约19-24mol%。所得提取物还具有高分子量,优选大约为500-1100kDa,更优选为600-900kDa,最优选为大约700-800kDa。
本发明的磺基水解酶可分离自产生硫酸化半乳聚糖的海藻,如Solieriaceae科(如麒麟菜属,Kappaphycus),杉藻科(如角叉菜属,杉藻属),Furcellariaceae,沙菜科,育叶藻科,Cystocloniaceae(如Calliblepharis),和红毛菜科(如紫菜属)。例如,磺基水解酶的非详尽海藻原料和潜在海藻原料包括刺麒麟菜,耳突麒麟菜(=Kappaphycus alvarezii),Eucheuma denticulatum,皱波角叉菜,Calliblepharis jubata,Gigartina radula,星芒杉藻,和脐形紫菜。
以下段落阐述了分离磺基水解酶的方法。从本发明所述的纯化方法的指导和实施例中,本领域技术人员可开发另外的分离磺基水解酶的方法。
根据本发明为分离磺基水解酶,通常优选对潜在的酶原料如海藻进行筛选酶活性,以保证相应的酶存在于潜在的酶原料中。如以下更详细的阐述,筛选包括从潜在酶原料中获得粗提物。然后,将此粗提物在各种条件下用于处理各种底物,以一般性地确定粗提物中存在的所有酶活性。通过此信息,本领域技术人员可一般性地确定是否值得对潜在酶原料进行如下所述的进一步纯化,及一般性地确定酶是保持稳定且活性的条件。
一种粗提方法例如是从C.crispus中分离酶,可将C.crispus的配子体植物在液氮中冷冻,并研磨成粉末。虽然此粉末可立即使用,以保持粉末中酶的完整性,但此粉末仍可在低温保持直至进一步使用,如在-20℃至-80℃保持。
然后,此粉末可用缓冲液提取,如含有10mM 2-巯基乙醇和500mM KCl的4体积的50mM Tris-HCl缓冲液(pH9.5)。在离心之后,可将上清用冻(如-20℃)丙酮分级分离,例如以两步方法:(1)从0-30%丙酮饱和液中分级分离;(2)从30-60%丙酮饱和液中分级分离。在每个分级步骤之后,优选例如在4℃,以10000×g离心30分钟。将粒状沉淀溶解于缓冲液中,如含有10mM 2-巯基乙醇的2ml的50mM Tris-HCl缓冲液(pH7.1)。然后,将粒状沉淀以及上清等分透析,如在4℃,用得自美国Spectrum实验室公司,RanchoDominguez,CA的MWCO 6-8000或3500 Spectra/por膜,经含有10mM的2-巯基乙醇的3×3升50mM Tris-HCl缓冲液(pH7.1)透析过夜。粒状沉淀和上清可用于寻找磺基水解酶的活性。
另一种粗提方法例如是从耳突麒麟菜(=Kappaphycus alvarezii)中分离酶,可将耳突麒麟菜在液氮中冷冻。此耳突麒麟菜可立即使用或在低温下保持直至进一步使用,如在-80℃保持。在提取之前,可将耳突麒麟菜研磨为细末。
除非特别指出,以下所有步骤均可在4℃进行。将粉末用缓冲液提取,例如用50mM Tris-HCl(pH9.5)加上500mM KCl和10mM 2-巯基乙醇提取。将所得悬浮液搅拌过夜,然后离心,如用得自美国Beckman Instruments公司,Fullerton,CA的Beckman J2-21,RotorJA20,以10000×g离心75分钟。将上清如前所述用冻丙酮分级分离。在离心之后,收集上清和粒状沉淀。然后,将粒状沉淀以及上清等分进行透析,例如用得自美国Spectrum实验室公司,RanchoDominguez,CA的MWCO 6-8000或3500透析膜,经含有10mM的2-巯基乙醇的4×1升50mM Tris-HCl缓冲液(pH7.1)加上10mM2-巯基乙醇透析20小时。在透析之后,将上清和再溶解的粒状沉淀用于寻找磺基水解酶。
一旦获得粗提物,为确定粗提物是否具有磺基水解酶活性,可进行一些分析。例如,磺基水解酶可从角叉菜聚糖中除去硫酸酯基团,因此测定的游离硫酸根游离硫酸根基团可表示磺基水解酶活性。能除去6-O-硫酸酯的6-O-磺基水解酶,也趋于导致3,6-脱水半乳糖桥形成,并因此诱导黏性增加。因此,测定3,6-脱水半乳糖桥的水平是另一种测定磺基水解酶活性的方法。另外,6-O-磺基水解酶活性与黏性增加相关,因此可测定黏性以表示磺基水解酶活性。
就测定游离硫酸根游离硫酸根而言,磺基水解酶对角叉菜聚糖的活性在本申请书中是通过一种新的测定游离硫酸根游离硫酸根的方法测定的。一些确定游离硫酸根游离硫酸根的分析已由一些文献阐述,但这些分析费时或费钱。见WONG等,“在皱波角叉菜(红藻纲)中,磺基水解酶活性和角叉菜聚糖生物合成”,植物生理学,第6全,pp663-666(1978);REES,“紫菜聚糖的酶促脱硫化”,生物化学杂志,80,pp449-453(1961);和ZINOUN等,“在红色海藻Calliblepharis jubata中磺基水解酶活性迹象”,Botanica Marina,第40卷,pp49-53(1997),所述文献以其全文并入参考。
确定游离硫酸根游离硫酸根水平的新方法,是基于通过高效阴离子交换色谱在8分钟内用自动抑制的电导率检测而确定游离硫酸根游离硫酸根水平。除了快速和完全自动化,此方法还因为可易于检测少如10ppm的游离硫酸根游离硫酸根而具有再现性和敏感性的优点。
例如,磺基水解酶活性可通过测定温育角叉菜聚糖的酶提取物所释放的硫酸根数量而分析。此反应化合物可含有100μl酶样品,50mM Tris-HCl(pH7.1)/10mM 2-巯基乙醇和100μl的1.4%(w/v)角叉菜聚糖。其中,角叉菜聚糖存在于相同缓冲液中,或在得自美国Millipore Corporation,Bedford,MA的MilliQ水中。应指出的是,酶样品可通过任何适当方法获得,如上述粗提方法。然而样品可以是任何其它测定活性所需的样品。除非特别指出,在使用前将酶提取物煮沸10分钟而制备参照混合物。在48℃温育6-15小时之后,通过在得自美国Amicon Bioseparations,Millipore Corporation,Bedford,MA的Microcon-10装置中,在30℃以3320×g离心1小时,从反应混合物中除去角叉菜聚糖。
存在于Microcon-10装置过滤物中的游离硫酸根游离硫酸根的数量,然后通过HPAEC(高效阴离子层析)分析,使用装备GP40梯度泵,和ED40电化学检测仪的Dionex DX 500层析系统进行分析,所述设备均得自美国Dionex公司,Sunnyvale,CA。将IonPac AS12阴离子层析柱(4×200mm,也得自Dionex公司)安放在AG12 Guard层析柱(4×50mm,也得自Dionex公司)上。洗脱液是9.5mMNa2CO3/0.5mM NaHCO3,在流速为1.5ml/分洗脱。通过ASRS电导率检测阴离子,使用具有电流为50mA的SRS(自动再生抑制器)的阴离子自动再生抑制器ASRS-1(4mm,也得自Dionex公司)进行。
就测定3,6-脱水半乳糖桥而言,可使用另一种方法。在脱硫反应期间产生的3,6-脱水半乳糖桥数量,在本申请中是用JOL等,“分析含有3,6-脱水半乳糖的角叉菜聚糖和琼脂的一种新的高效阴离子交换层析法”,268,pp213-222(1999)所述的方法测定的,所述文献以其全文并入参考。
就测定黏性水平而言,可在反应混合物中进行粘度测定。反应混合物的粘度是用得自美国Brookfield Engineering实验室,Stoughton,MA的可编程的Brookfield流变仪DV III,自动调温在48℃而直接测定的。用CP52轴以120rpm剪切速率处理10分钟而测定。
一旦例如通过上述筛选鉴别了酶的潜在原料,可根据本发明将磺基水解酶纯化为均一性。通过本发明所述的指导和纯化方法,本领域技术人员可开发出另外的纯化方法。
如上所述,除非特别指出在上述纯化过程中所有分级分离和纯化步骤,均在4℃进行。
可将皱波角叉菜配子体植物在液氮中冷冻并磨碎。例如,可将冷冻的皱波角叉菜用得自法国Forplex工厂,Billancourt生产的Forplex研磨器自动研磨为小于1mm长的碎片。此“粉末”可立即使用或可在低温保持直至进一步使用,如在-20℃至-80℃保持。
然后可将研磨的皱波角叉菜进行提取。例如,将650g的此冷冻的皱波角叉菜在4℃,在1.5体积(v/w)的提取液(50mM Tris-HCl,pH9.5/500mM KCl/10mM 2-巯基乙醇)中解冻过夜。换而言之,将650g的皱波角叉菜在975ml的缓冲液中解冻。将上清搅拌过夜,然后如以10000×g离心75分钟。
然后将提取液上清进行分级分离。例如,将上清通过加入硫酸铵调节为30%(NH4)2SO4饱和度(16.4g硫酸铵/100ml样品)。在这点上,此百分率指硫酸铵的百分数,硫酸铵溶液在0℃在3.9M是饱和的。当所有硫酸铵都溶解时,将此混合物静置大约30分钟,然后以24700×g离心60分钟。
磺基水解酶的活性在粗提物中通常不能检测,有时在硫酸铵上清中也不能检测。这可以是由于在下述苯基琼脂糖凝胶层析期间除去的多糖或蛋白质的干扰所致。苯基琼脂糖凝胶层析的一重要目的是除去藻红蛋白,藻红蛋白是组成角叉菜提取物的主要成分的一种亲水性蛋白质。
在对硫酸铵混合物离心后,收集上清并加样于苯基琼脂糖凝胶层析柱中,如得自瑞典Amersham Pharmacia Biotech AB,Uppsala的苯基琼脂糖凝胶6快速流动(2.0×24cm)层析柱,该层析柱预先用50mMTris-HCl缓冲液(pH8.7),30%饱和度的(NH4)2SO4,500mM KCl和10mM 2-巯基乙醇(缓冲液D)平衡。将此层析柱用此缓冲液清洗,直至流出物在280nm的吸光度可忽略不计。然后将结合的蛋白质用线性降低梯度的(NH4)2SO4洗脱,线性降低梯度的(NH4)2SO4由360ml缓冲液D和360ml无(NH4)2SO4的相同缓冲液(缓冲液C)制备。在梯度末,藻红蛋白以及一些其它蛋白质通常只用缓冲液C洗脱。例如,洗脱可在以下条件下进行:
缓冲液D:50mM Tris-HCl缓冲液,pH8.7,含有30%饱和度的(NH4)2SO4,500mM KCl,和10mM 2-巯基乙醇。
缓冲液C:50mM Tris-HCl缓冲液,pH8.7,含有500mM KCl,和10mM 2-巯基乙醇。
流速:1ml/分钟
级分规格:8ml
| 时间(分钟) | %缓冲液D | %缓冲液C |
| 0 | 100 | 0 |
| 720 | 0 | 100 |
上述提取和苯基琼脂糖凝胶层析优选至少进行两次,以具有足够的物质进行接下来的步骤。
苯基琼脂糖凝胶层析中相应的级分,即后来发现具有磺基水解酶活性的级分,然后可进行透析。例如,可集合活性级分并用得自美国Spectrum Laboratories,Inc.,Rancho Dominguez,CA的MWCO6-8000或3500 Spectra/por膜,经5×10升的含有10mM 2-巯基乙醇的50mM Tris-HCl缓冲液(pH7.1)(缓冲液A)透析36小时。在透析后,检测样品的pH和电导率,并如果需要用缓冲液A调节(即pH7.1及电导率为大约1.7mS/cm)。
在透析后,将样品进行DEAE琼脂糖凝胶层析。例如,将样品以1ml/分钟的流速应用于预先用缓冲液A平衡的DEAE琼脂糖凝胶层析柱(2.0×22cm)中,该层析柱得自瑞典Amersham Pharmacia BiotechAB,Uppsala。此层析柱可用缓冲液A清洗,直至在280nm的吸光度可忽略不计。然后,可洗脱吸附的蛋白质,如以1ml/分钟流速,用在缓冲液A中的线性NaCl梯度(0-1M)洗脱。例如,可如下进行洗脱:
缓冲液A:50mM Tris-HCl缓冲液,pH7.1,和10mM 2-巯基乙醇
缓冲液B:50mM Tris-HCl缓冲液,pH7.1,和10mM 2-巯基乙醇+1 MNaCl
级分规格:7.5ml
流速:1ml/分钟
| 时间(分钟) | %缓冲液A | %缓冲液B |
| 0 | 100 | 0 |
| 390 | 35 | 65 |
| 450 | 35 | 65 |
| 630 | 0 | 100 |
对在650-800mM NaCl梯度洗脱的DEAE琼脂糖凝胶层析级分进行的SDS PAGE分析,通常示出存在一个34.9kDa的单一条带。此条带相当于磺基水解酶II,其在下文加以详细阐述。
除了磺基水解酶II之外,磺基水解酶I在DEAE层析期间在300-600mM NaCl之间洗脱。然而,这些级分通常包含杂质。为分离磺基水解酶I,需要进一步纯化,如透析和半亲和性及阳离子交换层析,例如肝素层析。
例如肝素层析,用580mM NaCl洗脱的级分的一半可用得自美国的Spectrum Laboratories,Inc.,Rancho Dominguez,CA的MWCO6-8000或3500 Spectra/por膜,经缓冲液A透析。然后,可将此级分加样于(流速为1.5ml/分钟)预先用缓冲液A平衡的HiTrap肝素层析柱顶部,该层析柱得自瑞典Amersham Pharmacia Biotech AB,Uppsala。然后将此层析柱可用缓冲液A以流速为1.5ml/分钟清洗,直至在280nm的吸光度可忽略不计。接着将结合的蛋白质用三步增加梯度的NaCl(0-1200mM)洗脱。尤其地,可用如下梯度进行洗脱:
缓冲液A:50mM Tris-HCl缓冲液,pH7.1,和10mM 2-巯基乙醇
缓冲液B:50mM Tris-HCl缓冲液,pH7.1,和10mM 2-巯基乙醇+1M NaCl
级分规格:1.5ml
流速:1.5ml/分钟
| 时间(分钟) | %缓冲液A | %缓冲液B |
| 0 | 100 | 0 |
| 10 | 71 | 29 |
| 15 | 71 | 29 |
| 25 | 34 | 66 |
| 30 | 34 | 66 |
| 35 | 0 | 100 |
| 45 | 0 | 100 |
对用1200mM NaCl洗脱的级分进行SDS-PAGE分析显示一个单一的模糊条带,其特征在于分子量为62.1kDa。此条带相当于磺基水解酶I。
上述纯化步骤优选用2×600-700g新鲜海藻开始,如上述的650g。用此数量的物质,在DEAE层析后这两种酶均充分分离,但磺基水解酶I仍是未纯化的。上述半亲和性和阳离子交换层析是必需的,以将此酶纯化为均一性。
Cottonii磺基水解酶也可经类似于上述纯化皱波角叉菜磺基水解酶I和II的步骤进行纯化。
例如,可将cottonii在液氮中冷冻,并在-80℃保持直至进一步使用。在提取之前,将冷冻的cottonii研磨,如在研钵中手工研磨为细末,将液氮用烘炉注入研钵中以使cottonii在研磨期间保持冷冻状态。
为部分纯化cottonii磺基水解酶,以下步骤可在4℃进行。将磨碎的cottonii在缓冲液中提取,如25g的磨碎cottonii在40ml的50mMTris-HCl(pH9.5)+500mM KCl和10mM 2-巯基乙醇中提取。将所得上清用磁性搅拌棒搅拌过夜,然后以10000×g离心75分钟,使用得自美国Beckman Instruments公司,Fullerton,CA的BeckmanJ2-21,Rotor JA20离心。将上清用得自美国Spectrum Laboratories,Inc.,Rancho Dominguez,CA的NWCO6-8000或3500透析膜,经4×1升50mM Tris-HCl(pH8.5)+10mM 2-巯基乙醇透析20小时。在透析之后,将上清以1ml/分钟的流速加样于预先用相同缓冲液平衡的肝素琼脂糖II-S型层析柱(27.5×1cm层析柱,10×0.5cm凝胶规格)的顶部,该层析柱得自英国Millipore,Stonehouse,肝素II-S型琼脂糖凝胶得自美国Sigma Chemical,St.Louis,MO。将此层析柱用此缓冲液清洗直至在280nm的吸光度可忽略不计。然后,吸附的蛋白质可例如用线性NaCl梯度(0-1M)洗脱40分钟。尤其洗脱可用以下梯度进行:
缓冲液A:50mM Tris-HCl缓冲液(pH8.5)+10mM 2-巯基乙醇
缓冲液B:50mM Tris-HCl缓冲液(pH8.5)+10mM 2-巯基乙醇+1M NaCl
级分规格:2ml
流速:1ml/分钟
| 时间(分钟) | %缓冲液A | %缓冲液B |
| 0 | 100 | 0 |
| 40 | 0 | 100 |
尽管大多数蛋白质在提取中不与肝素琼脂糖结合,但磺基水解酶结合凝胶因为在硫酸根释放和/或粘度提高方面的大部分活性,在后面级分中发现。可将从肝素层析所得级分浓缩13倍,例如通过在得自美国Amicon Bioseparations,Millpore公司,Bedford,MA的Microcon-10装置中,在4℃中以3320×g离心1小时,之后进行SDS-PAGE分析和硝酸银染色,如MERRIL等,“在聚丙烯酰胺凝胶上对蛋白质进行超敏感染色,以示出脑脊液蛋白质中区域性变化”,科学,211,pp1437-1438(1981)所述,所述文献以其全文并入参考。
不同活性的级分特征均在于存在两个共同的蛋白质,其中一个分子量为大约65kDa,另一个分子量大约为55kDa。
根据本发明,基于样品中蛋白质的总量,磺基水解酶可具有高纯度。基于蛋白质总量磺基水解酶优选纯化为至少大约40wt%,更优选为至少大约50wt%,更优选为至少大约60wt%,更优选为至少大约70wt%,更优选为至少大约80wt%,更优选为至少大约90wt%,更优选为至少大约95wt%,更优选为至少大约99wt%,最优选为100wt%。如下更详细的阐述,此高纯度水平使待修饰的硫酸化的化合物的性质被修饰。
一旦已经纯化磺基水解酶,则可确定其氨基酸序列。这些蛋白质的肽序列可通过常规方法确定,如Edman’s降解法。
为确定这两种磺基水解酶的N-末端氨基酸序列,将磺基水解酶根据上述纯化方法一般性纯化,包括提取,硫酸铵分级分离,苯基琼脂糖凝胶层析,DEAE琼脂糖凝胶层析等。尤其将DEAE琼脂糖凝胶层析的60和61级分浓缩20倍,通过用得自美国AmiconBioseparations,Millpore公司,Bedford,MA的Microcon-10装置,在4℃中以3320×g离心1小时进行浓缩,之后进行SDS PAGE。集合DEAE琼脂糖凝胶层析的38-47级分,并用得自美国SpectrumLaboratories,Inc.,Rancho Dominguez,CA的NWCO6-8000或3500透析膜,经3×3升50mM Tris-HCl(pH7.1)+10mM 2-巯基乙醇在4℃透析6小时。在透析后,将样品的电导率通过用MilliQ水稀释而调节为缓冲液的电导率,MilliQ水得自美国Millipore公司,Bedford,MA。然后将一半样品(57ml)加样于(流速1.5ml/分钟)预先用50mM Tris-HCl(pH7.1)+10mM 2-巯基乙醇平衡的HiTrap肝素层析柱的顶部,该层析柱得自瑞典Pharmacia Biotech AB,Uppsala。将此层析柱用此缓冲液清洗,直至在280nm的吸光度可忽略不计。然后,用增加梯度的NaCl(0-1.2M)洗脱蛋白质。将构成在280nm吸光度洗脱峰值的24,25,26和28级分浓缩13倍,通过用得自美国Amicon Bioseparations,Millpore公司,Bedford,MA的Microcon-10装置,在4℃中以3320×g离心1小时进行浓缩,之后加样于SDS凝胶上进行SDS PAGE。
由此,将DEAE层析的两个级分(60和61)以及HiTrap肝素层析的四个级分(24,25,26和28),进行SDS PAGE(12%总单体(丙烯酰胺+N,N’-亚甲双丙烯酰胺)克数/100ml凝胶)以分离酶,根据LAEMMLI,自然,227,pp680-685(1970)所述方法进行,所述文献以其全文并入参考。
在SDS PAGE之后,将蛋白质移至得自瑞典Pharmacia BiotechAB,Uppsala的“Hybond-P”膜(聚偏二氟乙烯(PVDF)膜)上。此转移在含有50mM硼酸盐的50mM Tris-HCl(pH8.25)缓冲液中,在250mA进行2小时。在转移之后,将蛋白质在100%(w/v)甲醇中固定几秒,然后将此膜在50%(v/v)甲醇和10%(v/v)乙酸中,用0.1%(w/v)的Coomassie Blue R250溶液染色1分钟,CoomassieBlue R250得自美国Bio-Rad实验室,Hercules,CA。将此膜在50%(v/v)甲醇和10%(v/v)乙酸溶液中浸泡4-5分钟而脱色。在用得自美国Millipore公司,Bedford,MA的MilliQ水清洗1-2分钟之后,切下相当于磺基水解酶I和II的条带,并送至法国巴黎Pasteur研究所,以通过Edman’s降解法确定N-末端氨基酸序列。从此试验中,示出磺基水解酶II具有封闭的氨基端,因此其氨基端序列不能确定。对磺基水解酶I进行Edman0’s降解确定N-末端具有SEQID NO:1所示序列。
用一些相似方法确定一些内部肽的氨基酸序列。然而在这种情况中,在进行SDS PAGE(12%总单体(丙烯酰胺+N,N’-亚甲双丙烯酰胺)克数/100ml凝胶)之后,不进行分离,SDS PAGE根据LAEMMLI,自然,227,pp680-685(1970)所述方法进行,所述文献以其全文并入参考。尤其在电泳之后,立即将凝胶用在50%(v/v)甲醇和10%(v/v)乙酸中的0.0033%(w/v)酰胺黑溶液染色过夜。然后将此凝胶简单用得自美国Millipore公司,Bedford,MA的MilliQ水清洗(4×10分钟),以除去甲醇和乙酸。然后,将相当于磺基水解酶I和II的条带切下,并在30℃,在装备冷阱RCT90(法国,Jouan)的离心脱水器RC 10.10(法国,Jouan)中脱水大约30分钟,之后送至法国巴黎Pasteur研究所,以进行蛋白酶消化和微量测序,如下所述。
将含有大约15-30μg磺基水解酶I的丙烯酰胺片段,用在350μl的0.05Tris-HCl(pH8.6)/0.03%(w/v)SDS中的0.4μg内切蛋白酶-LysC,在37℃进行蛋白酶酶切18小时。然后将所得肽在250mm×2.1mm的DEAE C18层析柱上进行反相HPLC,DEAE C18层析柱得自法国巴黎CIL CLUZEAU。用在0.1%(v/v)三氟乙酸中2-45%(v/v)梯度的乙腈,以0.2ml/分钟的流速进行洗脱,使许多肽被分离。其中,肽11,12,18,22和25是明显的,收集它们进行测序。这些肽在法国巴黎Pasteur研究所,通过Edman’s降解,用应用生物系统473A自动气相氨基酸测序仪,根据标准方法进行分析,应用生物系统473A自动气相氨基酸测序仪得自美国PE应用生物系统,Foster City,CA。分析结果确定磺基水解酶I包括SEQ IDNO:2-5所述序列。
将含有大约10μg经SDS PAGE纯化的磺基水解酶II的丙烯酰胺片段,在600μl的0.05M Tris-HCl(pH8.6)/0.01%(v/v)“Tween20”聚氧化乙烯山梨聚糖单月桂酸脂,和4%(w/v)牛胰蛋白酶中进行蛋白酶酶解,“Tween 20”聚氧化乙烯山梨聚糖单月桂酸酯得自美国USB,Cleveland,OH。在37℃进行18小时蛋白酶消化。将所得胰蛋白酶消化的肽在250mm×2.1mm的DEAE C18层析柱中,通过反相HPLC纯化,DEAE C18层析柱得自法国巴黎CIL CLUZEAU。用2-45%(v/v)梯度的乙腈,以0.2ml/分钟的流速在0.1%(v/v)三氟乙酸中进行洗脱。在分离的肽中,收集肽13,14,24和25,因为它们是最明显的,并在法国巴黎Pasteur研究所通过使用应用生物系统473A自动气相氨基酸测序仪,根据标准方法经Edman’s降解进行分析,所用测序仪得自美国PE应用生物系统,Foster City,CA。分析结果确定磺基水解酶I包括SEQ ID NOS:6-11。
基于以上所示氨基酸序列,对相应的cDNA进行序列探查,以确定磺基水解酶I和II的核苷酸序列。如以下更详细的阐述,mRNA分离自皱波角叉菜,从该mRNA中合成cDNA文库,用基于上述磺基水解酶I和II的氨基酸序列的寡核苷酸获得的PCR片段探查此cDNA文库,并对阳性的cDNAs进行测序。
从皱波角叉菜的配子体中制备总RNA,如APT等,“编码褐色海藻巨藻属pyrifera的岩藻黄质叶绿素蛋白的基因家族”,Mol.Gen.Genet.,246,pp455-464(1995)所述,以其全文并入参考。然后,用PolyA T tract mRNA分离系统IV试剂盒纯化mRNA,所用试剂盒得自美国Promega,Madison,WI,根据说明书使用。
一旦分离mRNA,构建皱波角叉菜的cDNA文库。用λZAPII载体cDNA合成试剂盒合成cDNA,所用试剂盒得自美国Stratagene,La Jolla,CA,根据说明书使用。双链cDNA通过琼脂糖凝胶CL-2B层析柱分级分离,所用层析柱得自瑞典Amersham Pharmacia BiotechAB,Uppsala。选择经在丙烯酰胺凝胶(5%)上估计平均大小为600-1500bp的级分,以制备文库。根据生产商说明将cDNA连接于λZAPII载体中,以及转化宿主菌株XL1-Blue MRF’(美国Stratagene,La Jolla,CA)。
探针设计及筛选cDNA文库的方法如下。分别从SEQ ID NO:2和10中设计磺基水解酶I和II的简并的寡核苷酸,对磺基水解酶I而言,其相当于SEQ ID NO:12,对磺基水解酶II而言,相当于SEQID NO:13-14。简并的寡核苷酸SEQ ID NO:12与载体引物SEQ IDNO:16(5’AATACGACTCACTATAG3’)一起使用,通过PCR扩增皱波角叉菜cDNA文库中相当于磺基水解酶I的DNA片段。
简并的寡核苷酸SEQ ID NO:13和14与载体引物SEQ ID NO:15(5’ATTAACCCTCACTAAAG3’)一起使用,通过PCR扩增皱波角叉菜cDNA文库中相当于磺基水解酶II的DNA片段。使用寡核苷酸SEQ ID NO:14和15的第一个PCR提供DNA片段。使用此第一个PCR产物和寡核苷酸SEQ ID NO:15和13,扩增相当于磺基水解酶II的DNA片段。
将相当于磺基水解酶I基因和磺基水解酶II基因的克隆的DNA片段,用Megaprime试剂盒及1850kBq的32P dCTP,通过随机引发进行标记,Megaprime试剂盒和32P dCTP得自瑞典AmershamPharmacia Biotech AB,Uppsala。所得探针用Sephacryl SR 200纯化并用于筛选皱波角叉菜配子体cDNA文库,Sephacryl SR 200得自瑞典Amersham Pharmacia Biotech AB,Uppsala。
为筛选磺基水解酶I和II,将噬斑移至尼龙膜上,所用尼龙膜得自瑞典Amersham Pharmacia Biotech AB,Uppsala,如SAMBROOK等,分子克隆实验手册,第二版,CSH实验室出版社,冷泉港,NY(1989),所述内容以其全文并入参考。将此膜在65℃,在6×SSC,5×Dehar’t,0.1%SDS和100μg/ml的鲑精DNA中杂交过夜。SSC是3M NaCl和0.3M柠檬酸钠的水溶液,如SAMBROOK等,分子克隆实验手册,第二版,CSH实验室出版社,冷泉港,NY(1989),所述内容以其全文并入参考。在杂交之后,将滤膜用以下溶液清洗15分钟,2×SSC,0.1%SDS;1×SSC,0.1%SDS和0.4×SSC,0.1%SDS,并曝光于光刺激屏,用Storm扫描,光刺激屏得自瑞典Molecular Dynamics,Uppsala,Storm也得自Molecular Dynamics。
就磺基水解酶I而言,使用上述筛选条件,将磺基水解酶I的上述标记的探针用于3次筛选循环中,以从含有磺基水解酶I cDNA的cDNA文库中筛选300000个噬菌体。共有408个阳性噬菌体(1.4%),从中选择30个。在第二循环中,对10个这些噬菌体进行筛选,其中7个是阳性的。这7个阳性噬菌体在第三循环中发现有6个是阳性的。
就磺基水解酶II而言,使用上述筛选条件,将磺基水解酶II的上述标记的探针用于3次筛选循环中,以从含有磺基水解酶II cDNA的cDNA文库中筛选600000个噬菌体。发现有12个阳性噬菌体(1/50000),从中选择10个。在第二循环中,对这些阳性噬菌体进行筛选,其中9个是阳性的。这9个阳性噬菌体在第三循环中发现9个均是阳性的。将这9个阳性cDNA的5’和3’末端进行测序,结果表明这9个阳性cDNA中只有4个相当于磺基水解酶II cDNA。因此,磺基水解酶II基因似乎在角叉菜配子体中弱表达(1/150000cDNAs)。
就磺基水解酶I和II而言,根据产品说明书进行体内切除(packaging试剂盒,得自美国Stratagene,La Jolla,CA),对每个cDNA的5’和3’末端进行测序,以能够鉴别它们。特别地,使用具有7-脱氮-dGTP的Thermo-Sequenase核心测序试剂盒测序。测序反应在Vistra DNA自动测序仪725中进行,所用测序仪得自瑞典Molecular Dynamics,Uppsala。
使用上述方法,确定磺基水解酶I cDNA的序列为SEQ ID NO:17。特别地,对一个cDNA充分测序并确定其它cDNA的序列末端。测序结果表明它们是相同的cDNA,5个是全长cDNA,一个是部分长度的cDNA。
磺基水解酶I的序列包括ATG起始密码子,信号肽(可能用于从ER分泌至细胞壁),很可能氨基酸在丙氨酸20与赖氨酸21之间断裂,终止密码子和3’UTR(未翻译区)。
由上述方法推测磺基水解酶II cDNA的核苷酸序列是SEQ IDNO:18,19,20和21。很明显这4个cDNA是不同的。其中3个cDNA是全长的(SEQ ID NO:19,20和21),1个可以是部分长度的cDNA(SEQ ID NO:18)。
从磺基水解酶I和II的核苷酸序列中,可推导相应的氨基酸序列。特别地,发现磺基水解酶I的氨基酸序列是SEQ ID NO:22。磺基水解酶II的氨基酸序列是SEQ ID NO:23。
关于磺基水解酶I的氨基酸序列,在此序列中发现通过Edman’s降解确定的所有蛋白质微序列。磺基水解酶I的氨基酸序列有长度为20个氨基酸的信号肽。切割位点位于Ala20和Lys21之间。因此,成熟的酶包含594个氨基酸,及含有一个潜在的N-糖基化位点(NFTI;AA 72-75),并与FAD结合结构域有一些相似性。
磺基水解酶I的C末端有300个氨基酸以上与衣滴虫reinhardtii的L-氨基酸氧化酶呈22%序列相同性,衣滴虫reinhardtii的L-氨基酸氧化酶由VALLON等,“M(α)的cDNA序列,衣滴虫reinhardtii的L-氨基酸氧化酶的催化亚基(登记号No.U78797):由黄色蛋白的各种变种呈现的一种新序列基序”,植物生理学,115,pp1729-1731(1997)阐述,所述内容以其全文并入参考。在这点上,在许多有机体中发现L-氨基酸氧化酶。它们催化以下反应: 。在衣滴虫reinhardtii中,已示出此65kDa酶位于外周质,是配子特异性的,并由除去铵诱导的。
磺基水解酶II长度为279个氨基酸,并含有一个糖基化位点。对磺基水解酶II的序列分析表明,用BLAST软件未发现与NCBI数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)中已知序列有明显相似性。
确定磺基水解酶I和II的氨基酸序列还可精确确定这些酶的分子量。在这点上,通过SDS PAGE估计,磺基水解酶I和II的分子量分别为62.1和34.9kDa。在磺基水解酶I的情况中,此MW略低于从氨基酸序列推导的分子量,后者为66.8kDa。相反,磺基水解酶II的分子量从氨基酸序列计算时,为30.9kDa,略低于由SDS PAGE估计的分子量。
从这两个序列中,用Mac Molly翻译程序计算理论等电点(pI)。磺基水解酶I和II的pI分别为8.4和9.3。
从磺基水解酶I和II的氨基酸和核苷酸序列中,基于与本文所述磺基水解酶的序列同源性,用已知方法可检测这些磺基水解酶的类似物或同源物,并分离。因此,所有或部分已知酶编码序列可用于构建探针,该探针将选择性地与特定来源的基因组或cDNA文库中存在的相同或高度相似的酶编码序列杂交。特别地,与本发明特异鉴别的序列有至少25%,优选至少50%,更优选至少80%同源性的核苷酸序列属于本发明。相似地,与本发明特异鉴别的序列有至少25%,优选至少50%,更优选至少80%同源性氨基酸序列属于本发明。
杂交方法包括杂交筛选铺板的cDNA文库,和用相当于保守的序列结构域的寡核苷酸引物经聚合酶链反应(PCR)扩增。见INNIS等,PCR方法及应用指导,科学出版社(1990),所述内容以其全文并入参考。
另外,关于上述方法的参考文献包括AUSUBEL等,分子生物学通用方法,格林出版公司协会和John Wiley Interscience,(1992);和BERGER等,分子克隆方法指导,科学出版社(1987),所述内容以其全文并入参考。
例如通过从相应来源中提取DNA和RNA,并用已知磺基水解酶之一的完全或部分序列进行Southern杂交,基因组和cDNA文库筛选可发现同源性磺基水解酶。
例如,根据APT所述方法提取总DNA,“编码褐色海藻巨藻属pyrifera中岩藻黄质叶绿素蛋白的基因家族”,Mol.Gen.Genet.,246,pp455-464(1995),所述内容以其全文并入参考。在这点上应指出的是通常非必需用APT所述方式除去多糖。
Southern杂交例如可通过在37℃,将7μg的皱波角叉菜,耳突麒麟菜,刺麒麟菜和Gracilaria gracilis的总DNA用60 U的HindIII和80U的EcoRI消化4小时而进行,HindIII得自瑞典AmershamPharmacia Biotech AB,Uppsala;EcoRI得自美国Biolabs,Beverly,MA。在沉淀后,可将消化的DNA再溶解于40μl的100mM Tris(pH7.5)+10mM EDTA中。然后将此片段在0.8%琼脂糖凝胶上分级分离(在35V迁移过夜),之后用“Trans DNA表达真空印迹仪”在真空下移至Hybond-N+膜上,Hybond-N+膜得自瑞典Amersham PharmaciaBiotech AB,Uppsala;Trans DNA表达真空印迹仪得自美国Appligene,Gaithersburg,MD,在生产者所给定的条件下使用。
预杂交和杂交就皱波角叉菜而言在60℃,就其它海藻而言在42℃进行,条件如SAMBROOK等,分子克隆实验手册,第二版,CSH实验室出版社,冷泉港,NY(1989),所述内容以其全文并入参考。在杂交后,将此膜如下清洗:
对除皱波角叉菜之外所有海藻而言,
2×SSC+0.1%SDS,2×20分钟;和
1×SSC+0.1%SDS,2×15分钟。
对皱波角叉菜而言,如上清洗并另用0.5×SSC+0.1%SDS清洗15分钟。
Southern杂交是用编码磺基水解酶I的部分长度cDNA进行的。在用HindIII和XhoI消化cDNA后,产生二个片段:一个为400bp,另一个为1600bp,HindIII和XhoI均得自瑞典Amersham PharmaciaBiotech AB,Uppsala。然后收集后一个片段,并用ECF随机引发标记和检测系统标记,ECF随机引发标记和检测系统得自瑞典Amersham Pharmacia Biotech AB,Uppsala。标记,杂交和检测根据生产者推荐方法进行。
Southern杂交还可用编码磺基水解酶II的全长cDNA进行。此Southern杂交揭示皱波角叉菜中一条大约2.5kB的主要条带以及3个其它条带(4-1.2kB)。然而,即使在曝光60小时后,在刺麒麟菜和耳突麒麟菜中仍能检测到3条微弱可见的条带,但在Gracilariagracilis中不能检测到。用编码磺基水解酶I的全长cDNA作探针可获得相似结果。
结果概况如下:
| 海藻 | 磺基水解酶I cDNA | 磺基水解酶II cDNA |
| 皱波角叉菜 | 1条主要条带+2-3条微弱条带 | 1条主要条带+3条微弱条带 |
| Gigartinaskottsbergii | 1个条带+3-4条微弱条带 | 未测定 |
| Gracilaria gracilis | NA | 无条带 |
| 麒麟菜 | 1个条带+微弱条带 | 3个微弱条带 |
| 麒麟菜 | 微弱条带 | 3个微弱条带 |
所有这些结果表明,在刺麒麟菜,耳突麒麟菜,和Gigartinaskottsbergii中存在同源性磺基水解酶I,在刺麒麟菜,耳突麒麟菜中存在同源性磺基水解酶II,但与各自角叉菜的酶的同源性较低。
几乎纯化的磺基水解酶II与iota-前体温育形成凝胶,而煮沸的酶不形成凝胶,所述几乎纯化的酶是基于样品中总蛋白量已纯化为80-90%(w/w)均一性。将此酶还与4种不同浓度的iota-前体温育。酶量低产生柔软的凝胶,而较多数量的酶产生较硬的凝胶。
在用磺基水解酶I温育nu-角叉菜聚糖之后,检测到硫酸根释放,但角叉菜聚糖样品的粘度未增加。相反,用磺基水解酶II温育导致硫酸根释放及粘度增加。NMR分析示出所有分离的酶级分将nu-角叉菜聚糖转变为iota-角叉菜聚糖。
由于所观测的修饰作用,美国临时申请No.60/133376中的磺基水解酶和脱水酶的先前理论已经废弃。先前理论阐述这两种酶有两种不同功能:(1)一种酶除去nu前体上的C-6硫酸酯,和(2)一种酶形成3,6-脱水半乳糖桥,从而将结构转变为iota-角叉菜聚糖。应指出的是,尽管美国临时申请No.60/133376未能准确阐述此酶的作用模式,但此临时申请揭示了怎样纯化和使用这些酶。
尽管不希望受理论的限制,但现据信磺基水解酶I是随机除去硫酸酯基团的。相反,磺基水解酶II可通过沿分子滑动从而产生iota段而渐进性地起作用,其可与其它相似分子凝聚产生凝胶。
当先用随机酶温育iota-前体,随后灭活及之后用渐进酶温育时,与只用渐进酶所得结果相比粘度较高。似乎是随机酶制备聚合物,以此方式易于渐进酶沿分子滑动。
通过以上所述,本发明高纯度的磺基水解酶可修饰硫酸化的化合物的性质。
使用酶的一优点是其能在相对低的温度下工作,如0-60℃,优选20-55℃,更优选37-48℃。因此,酶不需高热以生产角叉菜聚糖凝胶。
优选在pH为5.5-9.5,更优选为6-9.5,最优选为7-9进行温育。在这点上,用皱波角叉菜磺基水解酶温育优选在pH为6.5-7.5进行。用cottonii磺基水解酶温育优选在pH为8-9.5进行。
含有磺基水解酶的样品的总蛋白浓度优选至少为2-85μg/ml,更优选为10-80μg/ml,最优选为25-70μg/ml。在几乎纯化的磺基水解酶II的情况下,此浓度优选为1-10μg/ml,更优选为2.5-10μg/ml,最优选为2.5-5μg/ml。
反应混合物中底物如角叉菜聚糖的浓度优选为0.012-2%(w/v),更优选为0.12-2%(w/v),最优选为0.7-1.75%(w/v)。
就用cottonii提取物温育而言,其中进行脱硫反应的最佳条件如下:
—底物:终浓度为大约1.5%(w/v)的mu-角叉菜聚糖
—作为温度函数的活性/稳定性:在48℃温育9小时与在37℃温育16小时或在20℃温育48小时释放同样多的游离硫酸根。
—作为pH函数的活性/稳定性:Tris-HCl 100mM(pH9.0)+2-巯基乙醇10mM或Bis-tris 100mM(pH8.5)+10mM 2-巯基乙醇似乎是cottonii的磺基水解酶的最适当的缓冲液。
—蛋白质量:5μg的总蛋白是在Dionex上获得明显信号所需的最小量。
本发明纯化的磺基水解酶在修饰硫酸化的化合物如角叉菜聚糖中是有效的,例如,根据本发明的1mg酶提取物(在此情况中0-30%丙酮级分)每小时能释放400nmol的硫酸根。
磺基水解酶I和II可分别使用,或组合使用,以修饰底物,尤其特异修饰角叉菜聚糖中硫酸酯基团和/或脱水桥的数目和分布。本发明高纯度的磺基水解酶尤其用于修饰性质。
此发现的最直接应用可能是取代现有的化学修饰方法的酶促修饰方法,其中用酶促修饰可使功能性相当(或更好),如食物的凝胶性,粘度,质地更好。
例如,含有前体且因此不发生胶凝的角叉菜聚糖可经酶促诱导而凝胶化。
另外例如,nu-角叉菜聚糖可转变为iota-角叉菜聚糖,以形成在一定条件下不发生胶凝的产物,所述条件是在65℃,在pH7,产物的浓度是在含有0.1M钾的水溶液中为大约0.7%(w/v)。
另外,这些酶例如非限制性地具有以下应用:选择性控制3,6-脱水半乳糖残基的诱导;修饰角叉菜聚糖的与硫酸酯基团和3,6-脱水半乳糖残基的数目和分布相关的性质;诱导iota-前体在水溶液系统中的修饰和凝胶化(包括冷却下可溶的角叉菜聚糖溶液和粘膏的冻结,代表性用途包括食品,制药,纺织业,和人体卫生制品,还包括特别的用途如奶制品,尤其奶粉配方,牙膏和其它膏状或浆状制品);控制生产iota-角叉菜聚糖以替代明胶(因为期望此酶提供与当前的碱化方法相比不完全的修饰,这将更好的控制依赖于这种不完全修饰的类明胶性质);只修饰kappa-iota-前体混合物中iota-前体,例如冷水海藻的中性提取物,由此可提供较低的凝胶强度,但提高水结合性以及带来其它新特性;与具有6硫酸酯基团的其它半乳聚糖结构,包括类琼胶一起使用,以及与角叉菜聚糖和琼脂中同源核酸和蛋白质一起使用。
含有前体的角叉菜聚糖可通过注射使用或包被于未烹调的肉类如鸡肉,鲑鱼。如果这种酶包含于混合物中,它们将产生角叉菜聚糖凝胶,因此当烹调肉类时,可防止汁液从肉类中漏出。
其它可能用途包括如下:
—通过使用温和条件提取角叉菜聚糖,随后使用酶修饰角叉菜聚糖制备具有高粘度和高凝胶强度的高分子量的角叉菜聚糖;
—在或接近周围环境温度凝胶化(冷凝),减少或消除需要加热和/或冷却的步骤,如生产酸奶需要产生凝胶。
本发明通过以下实施例将得以进一步例证。这些实施例非限制本发明的范围。
除非特别指出,实施例中所有百分率,份数等均是以重量为单位。
实施例1-4
这些实施例涉及皱波角叉菜磺基水解酶提取物对不同类型角叉菜聚糖的特异性研究。
为研究皱波角叉菜磺基水解酶的特异性,将nu-,mu-,iota-,和kappa-角叉菜聚糖用作底物。Iota-和kappa-角叉菜聚糖通过碱提取形成完全3,6-脱水半乳糖而分离自其海藻原料。含有mu-,nu-或lambda-角叉菜聚糖的富含前体的角叉菜聚糖,是通过用水中性提取而分离的。lambda-角叉菜聚糖分离自经人工拣选的四分孢子体。所有角叉菜聚糖通过在异丙醇中沉淀而回收。下表1中所列的这些角叉菜聚糖是由丹麦Lille Skensved,Hercules公司提供的。
表1
| 角叉菜聚糖 | 海藻原料植物学名称 | 海藻商品名 | 硫酸酯含量(%(w/w)) |
| Nu | Eucheuma denticulatum | Spinosum | 33 |
| Mu | Kappaphycus alvarezii | Cottonii | 23 |
| Iota | Eucheuma denticulatum | Spinosum | 33 |
| Kappa | Kappaphycus alvarezii | Cottonii | 20 |
在使用之前,将角叉菜聚糖用10升含有10mM 2-巯基乙醇的50mM Tris-HC(pH7.1)缓冲液,经得自美国Spectrum Laboratories,Inc.,Rancho Dominguez,CA的MWCO 6-8000或3500 Spectra/por膜透析过夜。在透析后,角叉菜聚糖的终浓度为大约1.25%(w/v)。
将皱波角叉菜的配子体植物在液氮中冷冻,并用Forplex研磨仪自动研磨为长度小于1mm的碎片,Forplex研磨仪得自法国ForplexIndustrie,Boulogne Billancourt。将此“粉末”立即使用或在-20℃或-80℃保存直至进一步使用。
以如下方式制备皱波角叉菜提取物。将15g研磨的皱波角叉菜用含有10mM 2-巯基乙醇和500mM KCl的4体积(即60ml)的50mMTris-HCl缓冲液(pH9.5)提取。然后将上清用冷冻的(-20℃)丙酮分级分离:进行两步分离:从0-30%饱和度和从30-60%饱和度的丙酮中分离。在这点上,当冷丙酮的饱和度从A%-B%时,加入zml样品中的丙酮体积如下确定:z(B-A)/(100-B)。
在每个分级分离步骤之后,在4℃以10000×g离心30分钟。将粒状沉淀溶解于2ml的含有10mM 2-巯基乙醇的50mM Tris-HCl(pH7.1)中。然后将粒状沉淀以及每个上清等分在4℃,用3×3升含有10mM 2-巯基乙醇的50mM Tris-HC(pH7.1)缓冲液,经得自美国Spectrum Laboratories,Inc.,Rancho Dominguez,CA的MWCO6-8000或3500 Spectra/por膜透析过夜。
从这些提取物中制备用于筛选活性的反应混合物,其组分如下表2所示。
表2
| 组成成分 | 对照组 | 样品 |
| 表3所列的角叉菜聚糖(在50mMTris-HCl(pH7.1)+10mM 2-巯基乙醇中浓度为1.25%(w/v)) | 500μl | 500μl |
| 50mM Tris-HCl(pH7.1)+10mM 2-巯基乙醇 | 500μl | 250μl |
| 角叉菜提取物 | 0μl | 250μl |
如下表3所示,将上述各种角叉菜聚糖在室温在pH7.1与经上述方式获得的角叉菜提取物温育40小时。每个样品的游离硫酸根数量用本申请所述游离硫酸根分析方法测定。相似地,通过相同方法对每个相应对照组的游离硫酸根数量进行测定,对照组包括相同角叉菜聚糖但不包括角叉菜提取物,如表2所示。每个样品与其对照组之间游离硫酸根的差异是释放的游离硫酸根的相对水平,如下表3所示。表3
| 实施例 | 提取物 | 释放的硫酸根的相对水平(ppm) | |||
| Nu | Mu | Iota | Kappa | ||
| 1 | 上清(0-30%丙酮) | 101.0 | 15.3 | 6.4 | 6.7 |
| 2 | 粒状沉淀(0-30%丙酮) | 48.1 | 7.1 | 2.4 | 3.2 |
| 3 | 上清(30-60%丙酮) | 72.8 | 16.5 | 4.3 | 6.2 |
| 4 | 粒状沉淀(30-60%丙酮) | 40.6 | 8.7 | 2.6 | 2.0 |
如表3所示,角叉菜提取物对nu-角叉菜聚糖是活性的。第一个上清(0-30%丙酮饱和度)和第二个上清(30-60%丙酮饱和度)对mu-角叉菜聚糖也有一些活性,但对该底物的活性与对nu-角叉菜聚糖的活性相比相对较低。
实施例5-38
如以下实施例所示,为确定皱波角叉菜磺基水解酶的最佳条件,对分级分离的皱波角叉菜提取物进行部分定性,包括不同pH,温度,酶和底物浓度下的活性。从这些实施例中,显示nu-角叉菜聚糖的脱硫化应在48℃,用终浓度为0.7%(w/v)的底物最少进行6-15小时。这些实施例还示出角叉菜提取物特征在于最佳pH为7,用Tris-HCl(50mM,pH7.1+10mM 2-巯基乙醇)作缓冲液。
除非特别指出,将表1所列的nu-角叉菜聚糖溶解于含有10mM 2-巯基乙醇的Tris-HCl(50mM,pH7.1)缓冲液中,并用得自美国Spectrum Laboratories,Inc.,Rancho Dominguez,CA的MWCO 6-8000或3500 Spectra/por膜,用6×2升相同缓冲液透析24小时。用于反应混合物中的底物终浓度为0.6%(w/v)。
为获得磺基水解酶提取物,将如实施例1-4所述方式研磨为粉末的皱波角叉菜,在-20℃用0-30%或30-60%饱和度的冷丙酮分级分离。
将级分用4×2.5升的50mM Tris-HCl(pH7.1)+10mM 2-巯基乙醇缓冲液透析16小时。从0-30%丙酮饱和度所得皱波角叉菜提取物的蛋白质浓度为大约170μg/ml,这是用牛血清白蛋白作标准,经德国Bio-Rad Laboratories GmbH,Munich的Bio-Rad蛋白质分析测定的。
实施例5-13
这些实施例涉及在不同pH皱波角叉菜提取物对nu-角叉菜聚糖的活性。
在这些实施例中,将300mg的nu-角叉菜聚糖用6×2升MilliQ水,用MwCO 6-8000或3500Spectra/por膜,透析24小时,MilliQ水得自美国Millipore Corporation,Bedford,MA,MWCO 6-8000或3500 Spectra/por膜得自美国Spectrum Laboratories,Inc.,RanchoDominguez,CA。在透析后角叉菜聚糖的终浓度为1.1%(w/v)。
样品和对照组反应混合物如下表4所示制备。
表4
| 组成成分 | 对照组 | 样品 |
| Nu-角叉菜聚糖(在水中浓度为1.1%(w/v)) | 500μl | 500μl |
| 缓冲液(100mM Tris,Pipes或Mes,如下所述) | 250μl | 250μl |
| 50mM Tris-HCl pH7.1 | 250μl | 0μl |
| 角叉菜提取物(在50mM Tris-HCl pH7.1中)(0-30%丙酮饱和度) | 0μl | 250μl |
根据所需的pH,如下表5所示,反应混合物中所用缓冲液如下:
-pH5.5-6.5:100mM MES(2-(N-吗啉代)乙磺酸)+10mM2-巯基乙醇
-pH6.5和7.0:100mM Pipes(哌嗪-N,N’(2-乙磺酸))+10mM 2-巯基乙醇
-pH7.0-9.0:100mM Tris-HCl+10mM 2-巯基乙醇
缓冲液的pH在Tris-HCl的情况下通过加入HCl或在MES和Pipes的情况下加入NaOH而改变。
将反应混合物在29℃温育26小时。在温育后,释放的硫酸根数量根据本申请所述游离硫酸根分析方法测定。通过对样品及其相应对照组中游离硫酸根的数量进行对比,计算下表5所示游离硫酸根的相对数量。
表5
| 实施例 | PH | 释放的硫酸根的相对水平(ppm) | %相对水平 | ||
| MES | Pipes | Tris-HCl | |||
| 5 | 5.5 | 2.7 | 6.6 | ||
| 6 | 6 | 20.0 | 48.7 | ||
| 7 | 6.5 | 31.2 | 75.9 | ||
| 8 | 6.5 | 29.8 | 72.5 | ||
| 9 | 7 | 32.6 | 79.3 | ||
| 10 | 7 | 41.1 | 100 | ||
| 11 | 8 | 32.1 | 78.1 | ||
| 12 | 8.5 | 23.0 | 56.0 | ||
| 13 | 9 | 23.5 | 57.2 | ||
表5示出皱波角叉菜提取物的最佳pH为大约7。
实施例14-21
这些实施例涉及确定作为提取物的蛋白质包括磺基水解酶的数量的函数的皱波角叉菜提取物对nu-角叉菜聚糖的活性。
样品和对照组反应混合物以下表6所示比例制备。
表6
| 实施例 | Nu-角叉菜聚糖(在50mMTris-HCl(pH7.1)+10mM 2-巯基乙醇中浓度为1.25%(w/v)) | 角叉菜提取物(170μg/ml蛋白质)(0-30%丙酮饱和度) | 50mM Tris-HCl(pH7.1)+10mM2-巯基乙醇 |
| 对照组 | 500μl | 0μl | 500μl |
| 14 | 500μl | 50μl | 450μl |
| 15 | 500μl | 100μl | 400μl |
| 16 | 500μl | 150μl | 350μl |
| 17 | 500μl | 200μl | 300μl |
| 18 | 500μl | 250μl | 250μl |
| 19 | 500μl | 300μl | 200μl |
| 20 | 500μl | 400μl | 100μl |
| 21 | 500μl | 500μl | 0μl |
将含有不同浓度磺基水解酶提取物的对照组和样品混合物,在30℃在pH7.1温育30小时。在温育之后,释放的硫酸根数量根据本申请所述游离硫酸根分析方法测定。通过对样品及其相应对照组中游离硫酸根的数量进行对比,计算下表7所示游离硫酸根的相对量。
表7
| 实施例 | 蛋白质量(μg) | 在30小时内释放的硫酸根的相对水平(ppm) |
| 14 | 8.5 | 14.1 |
| 15 | 17 | 24.5 |
| 16 | 25.5 | 34.2 |
| 17 | 34 | 40.2 |
| 18 | 42.5 | 54.6 |
| 19 | 51 | 53.1 |
| 20 | 68 | 74.7 |
| 21 | 85 | 65.2 |
正如所期望的,酶量增加提高了释放的硫酸根量。
实施例22-32
这些实施例涉及确定对于不同nu-角叉菜聚糖浓度,皱波角叉菜提取物的活性。
如上表1所述相同方式制备对照组和样品反应混合物,除了反应混合物的体积降至500μl,即所有成分的体积减少50%,并使用30-60%丙酮饱和度的角叉菜提取物。
为确定在脱硫反应期间使用的nu-角叉菜聚糖的最佳浓度,对0-2.5%(w/v)(终浓度)范围内的12种不同浓度的nu-角叉菜聚糖进行测试,如下表8所示。
在37℃温育15小时后,释放的硫酸根数量根据本申请所述游离硫酸根分析方法测定。通过对样品及其相应对照组中游离硫酸根的数量进行对比,计算下表8所示游离硫酸根的相对量。表8
| 实施例 | 反应混合物中nu-角叉菜聚糖的终浓度(%(w/v)) | 释放的硫酸根的相对水平(ppm) | %相对活性 |
| 22 | 0.37 | 40.0 | 81.3 |
| 23 | 0.54 | 47.3 | 96.0 |
| 24 | 0.7 | 49.2 | 100 |
| 25 | 0.85 | 43.8 | 88.9 |
| 26 | 1.03 | 44.6 | 90.5 |
| 27 | 1.12 | 43.0 | 87.3 |
| 28 | 1.27 | 19.0 | 38.6 |
| 29 | 1.45 | 9.0 | 18.3 |
| 30 | 1.76 | 39.8 | 80.8 |
| 31 | 2.07 | 29.1 | 59.1 |
| 32 | 2.49 | 33.1 | 67.2 |
表8示出0.7%(w/v)的nu-角叉菜聚糖(反应混合物中的终浓度)是用于通过nu磺基水解酶进行脱硫反应的最佳底物浓度。
实施例33-38
这些实施例涉及确定在不同温度皱波角叉菜提取物对nu角叉菜聚糖的活性。如以上实施例1-4所述相同方式制备对照组和样品反应混合物,只是使用30-60%丙酮饱和度的角叉菜提取物。
将反应混合物在0,13,20,30,37和48℃,在pH7.1进行温育。为测定在不同时间释放的硫酸根量,在上述温度温育0,2,8,26,46和72小时后,取反应混合物的少量等分(大约0.2ml)。
表9
| 实施例 | 温度(℃) | 释放的硫酸根的相对水平(ppm) | |||||
| 0小时 | 2小时 | 8小时 | 26小时 | 46小时 | 72小时 | ||
| 33 | 0 | 0.2 | 1.8 | 2.0 | 0 | 7.2 | 11.6 |
| 34 | 13 | 0 | 2.7 | 9.0 | 15.2 | 29.2 | 27.0 |
| 35 | 20 | 0.2 | 4.9 | 13.6 | 26.1 | 44.7 | 47.5 |
| 36 | 30 | 0.25 | 7.1 | 13.2 | 39.7 | 61.8 | 51.6 |
| 37 | 37 | 0.3 | 9.0 | 22.9 | 44.6 | 77.8 | 58.6 |
| 38 | 48 | 0.3 | 14.6 | 34.8 | - | - | - |
表9示出从nu-角叉菜聚糖释放的硫酸根量随着温度提高而增加。尤其地,48℃似乎是粗提物的最佳温度。事实上,在48℃温育8小时与在室温温育40小时释放的硫酸根量相同。
实施例39-46
这些实施例涉及研究基于总蛋白含量纯化的皱波角叉菜磺基水解酶II对不同类型角叉菜聚糖的特异性。
基于总蛋白含量纯化的皱波角叉菜磺基水解酶II是通过本申请书术方法分离的。尤其地,用650-850mM浓度的NaCl从DEAE层析柱洗脱纯化的皱波角叉菜的级分。对纯化的磺基水解酶II对不同类型角叉菜聚糖的特异性进行测试。尤其地,下表10所示对照组和样品反应混合物是通过用表11所示的角叉菜聚糖产生的。因此,在富含nu的iota-角叉菜聚糖(如表11中“E”制备法所示)上测试纯化的磺基水解酶II。另外在用iotase温育的nu富集的iota-和iota-角叉菜聚糖的酶抗性级分上测试纯化的磺基水解酶II,如以下所述(如表11中“ER”制备法所示)。另外还在中性提取的iota-和kappa-角叉菜聚糖上测试纯化的磺基水解酶II,如以下所述制备(如表11中“N”制备法所示)。另外在nu富集的iota-和mu-富集的kappa-角叉菜聚糖上测试纯化的磺基水解酶II,如以下所述制备(如表11中“C”制备法所示)。
表11中制备nu富集的iota-角叉菜聚糖的“E”制备法如下。将15kgEucheuma denticulatum用80%(w/v)异丙醇清洗3次,在60℃在干燥室内干燥直至恒重,并研磨为直径为0.5mm的颗粒。将研磨的海藻在50℃在1000升的0.125M KCl/K2CO3(9.15kg KCl和0.17kg)中提取4小时。在提取期间,测定pH值,以保证在8-9之间。如果pH低于8,加入适量的K2CO3。
将提取液在kiselgur-滤膜上过滤,并将提取液用自来水UF(超滤)清洗,直至电导率为2mS/cm(<2000μS/cm)或更低,及稳定。然后,将提取液浓缩为总体积为大约65-70升。将pH用0.1MNaOH调节为大约8.5。在这点上,用吸液管加入1-10dl的0.1MNaOH,同时搅拌,并密切监视pH值。在100%(w/v)异丙醇中进行沉淀实验,如果形成沉淀,全部都沉淀。如果沉淀较少,将提取液在以下真空和pH及温度下通过蒸发浓缩。提取液的pH必须不超过9.2。在一些情况中,必须使角叉菜聚糖沉淀过夜。将沉淀的角叉菜聚糖用100%(w/v)异丙醇清洗两次。所有步骤均在室温下进行。将角叉菜聚糖冻干。NMR结果表明前体水平富集为总重量的32%左右。
如上表1所示制备iota-角叉菜聚糖的同样方式制备iota-角叉菜聚糖。
制备nu富集的iota-角叉菜聚糖和iota-角叉菜聚糖的酶抗性级分(表11的ER方法)如下进行。起始物是通过上述E方法获得的nu富集的iota-角叉菜聚糖,或表1所列的iota-角叉菜聚糖。
在这些起始物中,将1g产生酶抗性的角叉菜聚糖溶解于50mMTris-HCl(pH7.0)+100mM NaCl和5mM CaCl2中。将所得消化混合物在37℃,间隔2小时通过每mg角叉菜聚糖加入0.2U的iota-角叉菜聚糖酶温育4小时,iota-角叉菜聚糖酶已根据POTIN等,“从海产类噬细胞菌属细菌中纯化和定性新的κ-角叉菜聚糖酶”,欧洲生物化学杂志,201,pp241-247(1991)所述纯化,所述内容以其期望并入参考。1单位(U)的酶活性是指在还原糖分析中,每分钟在237nm吸光度增加0.1单位的酶数量,如KIDBY等,“在nm范围内还原糖的常规铁氰化物评估”,分析生物化学,55,pp321-325(1973)所述,所述内容以其全文并入参考。第一种酶抗性级分(ERF1)是在用2体积的50%(v/v)乙醇沉淀后获得的。在4℃以10000×g离心20分钟后,收集粒状沉淀并认为是ERF1。然后将2体积的95%(v/v)乙醇加入上清中。在如前相同条件下离心后,收集粒状沉淀并称为ERF2。将ERF1和ERF2分别再溶解于水中,并用NWCO 6-8000或3500 Spectra/por膜,经5×2升的20mM(NH4)HCO3透析,NWCO 6-8000或3500 Spectra/por膜得自美国SpectrumLaboratories公司,Rancho Dominguez,CA。然后将ERF1和ERF2冻干。
中性提取方法(即表11中N方法)如下。将表11所列的200g海藻,在10升自来水中在110℃提取35分钟,随后过滤,浓缩及在异丙醇中沉淀,如THERKELSEN,“角叉菜聚糖”,工业树脂:多糖及其衍生物,第三版,pp145-180,(1993),所述内容以其全文并入参考。
C制备方法如上述E制备方法,除了起始物是Cottonii(=Kappaphycus alvarezii)。
谈及表11,将反应混合物在pH7.1在48℃温育14小时。释放的硫酸根数量根据本申请书所述游离硫酸根分析方法测定。通过对比样品及其相应对照组中游离硫酸根的数量,计算下表11所示游离硫酸根的相对数量。
表10
| 组成成分 | 对照组 | 样品 |
| 表5所列角叉菜聚糖(在MilliQ水中浓度为1.4%(w/v)) | 200μl | 200μl |
| 沸腾10分钟的纯化磺基水解酶II | 200μl | 0μl |
| 纯化的磺基水解酶II | 0μl | 200μl |
表11
| 实施例 | 角叉菜聚糖 | 制备方法 | 角叉菜聚糖原料 | 释放的硫酸根的相对水平(ppm) |
| 39 | Nu富集的iota | E | E.spinosum | 87.7 |
| 40 | ERF1 | ER | E.spinosum | 4.9 |
| 41 | ERF2 | ER | E.spinosum | 77.3 |
| 42 | 中性提取的iota | N | E.spinosum | 43.8 |
| 43 | Nu富集的iota | C | G.skottsbergii | 9.0 |
| 44 | 中性提取的iota | N | G.skottsbergii | 7.4 |
| 45 | Mu富集的kappa | C | K.alvarezii | 1.4 |
| 46 | 中性提取的kappa | N | K.alvarezii | 1.6 |
如筛选研究所期望的,表11示出皱波角叉菜磺基水解酶II对kappa-角叉菜聚糖或其前体即mu-角叉菜聚糖无活性。皱波角叉菜磺基水解酶II只对从spinosum中经中性提取的iota-角叉菜聚糖或其富集nu的配体有活性。令人惊奇的是,此nu-角叉菜聚糖的ERF1不是磺基水解酶II的良好底物。不期望受理论限制,ERF1据信含有相对高分子量的nu-角叉菜聚糖。所观测的对ERF2有活性及对ERF1无活性还不完全清楚。
实施例47-53
这些实施例涉及研究温度对基于蛋白质含量纯化的皱波角叉菜磺基水解酶II对不同类型角叉菜聚糖的活性/稳定性的影响。
基于蛋白质含量纯化的皱波角叉菜磺基水解酶II是通过本申请书所述的方法分离的。尤其地,集合DEAE琼脂糖凝胶层析的59-61级分,并用作磺基水解酶II的原料。
将1体积的DEAE琼脂糖凝胶层析的59-61级分集合,用1体积的在50mM Tris-HCl+10mM 2-巯基乙醇(pH7.1)中的1.4%(w/v)的nu-角叉菜聚糖温育,nu-角叉菜聚糖是根据实施例5-12的方法产生的。以相同方式制备参考混合物,除了酶(纯化的磺基水解酶II)在用nu-角叉菜聚糖温育之前在大气压下煮沸10分钟。
如表12所示,将反应混合物以及参考混合物在不同温度下温育,从0℃-60℃。在上述温度下温育3,8,15,24,32和40小时后取等分。结果以通过用本说明书所述的方法测定的释放的硫酸根相对数量表示,作为温育期间的作用结果。
表12
| 实施例 | 温度℃ | 在不同时间(小时)释放的硫酸根相对水平 | |||||
| 3 | 8 | 15 | 24 | 32 | 40 | ||
| 47 | 0 | 0 | 0 | 1.7 | 2.1 | 3.9 | 3.2 |
| 48 | 12 | 0 | 0 | 6.0 | 6.1 | 10.3 | 12.9 |
| 49 | 20 | 2.4 | 4.7 | 13.6 | 14.0 | 25.3 | 30.5 |
| 50 | 30 | 4.7 | - | 21.4 | 29.0 | 32.3 | 27.0 |
| 51 | 37 | 9.0 | 15.7 | 34.3 | 41.2 | 53.5 | 35.4 |
| 52 | 48 | - | 26.6 | 55.7 | 73.0 | 97.2 | 97.7 |
| 53 | 60 | 15.2 | 16.3 | 14.6 | 33.3 | 35.3 | - |
如表12所示,磺基水解酶的活性在48℃活性最大。高于这个温度,由于酶变性而丧失活性。
实施例54-59
这些实施例涉及对Kappaphycus alvarezii(Cottonii)提取物的磺基水解酶活性进行定性。
Cottonii是由菲律宾宿雾岛Genu Philippines提供的活产品。将Cottonii在液氮中冷冻运输,并保持在-80℃直至进一步使用。在提取之前,将Cottonii在研磨器中人工研磨为细末,在研磨期间用烘炉导入液氮以保持Cottonii处于冷冻状态。
实施例54-57
这些实施例涉及用各种Cottonii磺基水解酶提取物处理角叉菜聚糖以筛选活性。如实施例1-4制备皱波角叉菜所述制备Cottonii的提取物。然而在此情况中,进行额外的分级分离步骤,因为上清在冷丙酮中也配成60-85%饱和度。加入的丙酮量如实施例1-4所述计算。在每个分级分离步骤之后,进行如实施例1-4所述的离心。然后将粒状沉淀再溶解于50mM Tris-HCl(pH7.1)+10mM 2-巯基乙醇中,之后在4℃用3×3升的上述缓冲液透析过夜。在透析后样品的体积为大约1.5ml。
根据实施例1-4所述产生对照组和样品,除了是从Cottonii而非皱波角叉菜中提取。因此,如下表13所述,在一些情况中,将Cottonii的原始提取物用丙酮分级分离。
如表13所示,在25℃用各种提取物与角叉菜聚糖温育40小时。释放的硫酸根量用本申请书中所述方法测定。
表13
| 实施例 | Cottonii提取物 | 各种底物中释放的硫酸根(ppm) | |||
| Nu | Mu | Iota | Kappa | ||
| 54 | 原始 | 0 | 18.9 | 3.5 | 7.2 |
| 55 | 0-30%丙酮(粒状沉淀) | 0 | 85.9 | 2.2 | 24.1 |
| 56 | 30-60%丙酮(粒状沉淀) | 58.9 | 37.1 | 0 | 1.6 |
| 57 | 60-85%丙酮(粒状沉淀) | 0 | 1 | 0 | 17 |
如表13所示,即使不进行分级分离Cottonii的提取物对mu-角叉菜聚糖也是活性的。从0-30%或从30-60%丙酮中分级分离的相同提取物示出相同底物的较高活性。一个提取物还示出对nu-角叉菜聚糖的活性。
实施例58-75
这些实施例涉及确定Cottonii磺基水解酶在不同mu-角叉菜聚糖浓度的活性。
将Cottonii提取物的30-60%丙酮级分(粒状沉淀),在4℃用NWCO 6-8000或3500 Spectra/por膜,经3×3升的50mM Tris-HCl(pH7.1)+10mM 2-巯基乙醇透析,NWCO 6-8000或3500Spectra/por膜得自美国Spectrum Laboratories公司,RanchoDominguez,CA。
制备具有表14所列组分的对照组和样品反应混合物。为制备这些反应混合物,制备两种母液。母液1是1.25%(w/v)的mu-角叉菜聚糖,母液2是5%(w/v)的mu-角叉菜聚糖,均在50mMTris-HCl(pH7.1)+10mM 2-巯基乙醇中。在表14中,缓冲液是50mM Tris-HCl(pH7.1)+10mM 2-巯基乙醇。提取物中蛋白质的浓度估计为大约105μg/ml,这是用牛血清白蛋白作标准,经得自德国Bio-Rad Laboratories GmbH,Munich的Bio-Rad蛋白质分析测定的。
表14
| 实施例 | 提取物(μl) | 母液1(μl) | 母液2(μl) | 缓冲液(μl) | Mu的终浓度(%(w/v)) |
| 对照组 | 125 | 0 | 0 | 375 | 0 |
| 58 | 125 | 5 | 0 | 370 | 0.012 |
| 59 | 125 | 10 | 0 | 365 | 0.025 |
| 60 | 125 | 20 | 0 | 355 | 0.05 |
| 61 | 125 | 50 | 0 | 325 | 0.125 |
| 62 | 125 | 75 | 0 | 300 | 0.187 |
| 63 | 125 | 100 | 0 | 275 | 0.25 |
| 64 | 125 | 150 | 0 | 225 | 0.375 |
| 65 | 125 | 200 | 0 | 175 | 0.5 |
| 66 | 125 | 250 | 0 | 125 | 0.625 |
| 67 | 250 | 0 | 74 | 676 | 0.37 |
| 68 | 250 | 0 | 110 | 640 | 0.55 |
| 69 | 250 | 0 | 140 | 610 | 0.7 |
| 70 | 250 | 0 | 170 | 580 | 0.85 |
| 71 | 250 | 0 | 200 | 550 | 1 |
| 72 | 250 | 0 | 220 | 530 | 1.1 |
| 73 | 250 | 0 | 300 | 450 | 1.5 |
| 74 | 250 | 0 | 350 | 400 | 1.75 |
| 75 | 250 | 0 | 400 | 350 | 2 |
将对照组和样品反应混合物在25℃在pH7.1,与下表15所示的不同浓度的mu-角叉菜聚糖温育40小时。释放的硫酸根的相对量用本说明书所述方法测定。表15
| 实施例 | Mu的终浓度(%(w/v)) | 释放的硫酸根的相对水平(ppm) |
| 58 | 0.012 | 3.8 |
| 59 | 0.025 | 5.1 |
| 60 | 0.05 | 5.8 |
| 61 | 0.125 | 11.9 |
| 62 | 0.187 | 17.9 |
| 63 | 0.25 | 19.7 |
| 64 | 0.37 | 22.2 |
| 65 | 0.375 | 23.2 |
| 66 | 0.5 | 31.2 |
| 67 | 0.5 | 26.7 |
| 68 | 0.625 | 32.8 |
| 69 | 0.7 | 32.6 |
| 70 | 0.85 | 36.9 |
| 71 | 1 | 29.2 |
| 72 | 1.1 | 29.6 |
| 73 | 1.5 | 66.1 |
| 74 | 1.75 | 65.4 |
| 75 | 2 | 55.9 |
如表15所示,1.75%(w/v)左右的mu-角叉菜聚糖是用于对Cottonii提取物进行脱硫反应的最佳底物浓度。事实上,在此浓度释放的硫酸根量是0.5-1%(w/v)mu-角叉菜聚糖浓度释放的硫酸根量的两倍。
实施例76-81
这些实施例涉及确定在不同温度Cottonii磺基水解酶对mu-角叉菜聚糖的活性。
将Cottonii提取物的0-30%丙酮级分(粒状沉淀),在4℃用NWCO 6-8000或3500 Spectra/por膜,经3×3升的50mM Tris-HCl(pH7.1)+10mM 2-巯基乙醇透析,NWCO 6-8000或3500Spectra/por膜得自美国Spectrum Laboratories公司,RanchoDominguez,CA。
对照组和样品反应混合物如实施例54-57所述相同方式产生。这样,Cottonii提取物的量为250μl。另外,在样品反应混合物中mu-角叉菜聚糖溶液(在50mM Tris-HCl(pH7.1)+10mM 2-巯基乙醇中浓度为1.25%(w/v))的量为500μl。
在pH7.1,在下表16所列不同温度进行温育。在下表所列不同时间取反应混合物的等分,并用本申请书所述方法测定释放的硫酸根的相对量。
表16
| 实施例 | 温度(℃) | 释放的硫酸根的相对量(ppm) | ||||
| 3小时 | 9小时 | 27小时 | 48小时 | 70小时 | ||
| 76 | 4 | 2.4 | 2.6 | 25.5 | 15.9 | 42.1 |
| 77 | 12 | 10.2 | 6.4 | 29.5 | 38.8 | 79.4 |
| 78 | 20 | 11 | 18.4 | 53.5 | 59.4 | 79.8 |
| 79 | 30 | 17.8 | 34.8 | - | 61.7 | 90.4 |
| 80 | 37 | 24 | 49.7 | 74.4 | 73.2 | 90.4 |
| 81 | 48 | 11.9 | 61.8 | 81.2 | 77.2 | 105 |
表16示出尽管提取物在低温度(4℃)有活性,但Cottonii的mu磺基水解酶提取物在48℃呈现最大活性。在这点上,应指出48℃是测试的最高温度,由此提取物在更高温度可能有更高活性。在任何情况下,在48℃,在用酶温育mu-角叉菜聚糖9小时后,明显释放硫酸根。
实施例82-95
这些实施例涉及测定在不同pH Cottonii磺基水解酶对mu-角叉菜聚糖的活性。
用于这些实施例中的Cottonii提取物,用牛血清白蛋白作标准,通过Bio-Rad蛋白质分析测定其蛋白质浓度为大约105μg/ml,Bio-Rad蛋白质分析得自德国慕尼黑Bio-Rad Laboratories GmbH。样品和对照组反应混合物如下表17所示制备。表17
| 组成成分 | 对照组 | 样品 |
| Mu-角叉菜聚糖(在水中1.2%(w/v)) | 250μl | 250μl |
| 缓冲液(100mM Tris,Pipes,Mes,或Bis-Tris,如下所述) | 125μl | 125μl |
| 50mM Tris-HCl pH7.1+10mM 2-巯基乙醇 | 125μl | 0μl |
| Cottonii提取物(在50mM Tris-HClpH7.1+10mM 2-巯基乙醇中) | 0μl | 125μl |
在这些实施例中,pH根据实施例5-13的方法变化,实施例5-13涉及确定皱波角叉菜磺基水解酶的活性。除了关于皱波角叉菜所述的缓冲液之外,为确定最佳pH值,使用bis-tris缓冲液(100mMbis tris+2-巯基乙醇10mM),pH8.0-9.5。bis tris是(双〔2-羟乙基〕亚氨基tris〔羟甲基〕甲烷;2-双〔2-羟乙基〕氨基-2-〔羟甲基〕-1,3-丙二醇),其得自美国圣路易斯Sigma Chemical,MO。
将反应混合物在48℃温育18小时。在温育后,释放的硫酸根量根据本申请书所述游离硫酸根分析方法测定。通过对比样品和对照组中游离硫酸根的量,计算下表18所示游离硫酸根的相对量。表18
| 实施例 | PH | 释放的硫酸根(ppm) | |||
| MES | Pipes | Tris-HCl | Bis-Tris | ||
| 82 | 5.5 | 1.94 | |||
| 83 | 6 | 19.8 | |||
| 84 | 6.5 | 49.8 | |||
| 85 | 6.5 | 58.0 | |||
| 86 | 7 | 58.1 | |||
| 87 | 7 | 47.4 | |||
| 88 | 7.5 | 54.4 | |||
| 89 | 8.2 | 56.5 | |||
| 90 | 8.2 | 73.2 | |||
| 91 | 8.5 | 69.0 | |||
| 92 | 8.5 | 71.6 | |||
| 93 | 9 | 85.6 | |||
| 94 | 9 | 18.8 | |||
| 95 | 9.5 | 41.0 | |||
表18示出根据反应混合物中所用的缓冲液,mu-磺基水解酶的最佳pH值在8.2-9.0之间。因此,Cottonii提取物的最佳pH比皱波角叉菜提取物的最佳pH值更碱化。
实施例96-104和对比例1
这些实施例和对比例涉及确定在不同蛋白质量,Cottonii磺基水解酶对mu-角叉菜聚糖的活性。
在实施例和对比例中,Cottonii提取物中蛋白质的浓度测定为105μg/ml。反应混合物中蛋白质的量根据下表19变化。将反应混合物在48℃,在pH7.1温育18小时。
在表19中,缓冲液是50mM Tris-HCl pH7.1+10mM 2-巯基乙醇。根据本说明书所述方法测定的释放的硫酸根量,在下表19中示出。
表19
| 实施例 | Cottonii提取物(μl) | 缓冲液(μl) | 在水中1.2%(w/v)mu-角叉菜聚糖(μl) | 蛋白质量(μg) | 释放的硫酸根(ppm) |
| 对比例1 | 0 | 250 | 250 | 0 | 1.9 |
| 96 | 5 | 245 | 250 | 0.52 | 5.7 |
| 97 | 10 | 240 | 250 | 1.05 | 7.2 |
| 98 | 20 | 230 | 250 | 2.10 | 10.4 |
| 99 | 50 | 200 | 250 | 5.20 | 17.9 |
| 100 | 75 | 175 | 250 | 7.90 | 26.2 |
| 101 | 100 | 150 | 250 | 10.50 | 30.8 |
| 102 | 150 | 100 | 250 | 15.70 | 50.2 |
| 103 | 200 | 50 | 250 | 21.00 | 66.8 |
| 104 | 250 | 0 | 250 | 26.20 | 84.5 |
表19示出mu磺基水解酶是一种活性酶,因为少如5μg的总蛋白就足以释放显著量的硫酸酯。
实施例105
此实施例涉及从Cottonii中分离和部分纯化mu磺基水解酶。
将50g新鲜Cottonii在液氮中冷冻,并用Grinomix GM200研磨仪研磨,新鲜Cottonii由菲律宾宿务岛Genu提供,Grinomix GM200研磨仪得自德国Retsch BV。然后将此粉末在4℃,在1.5体积,即75ml的50mM Tris-HCl(pH9.5)+10Mm 2-巯基乙醇+500mM KCl中解冻大约60小时。将提取物在4℃以24000×g离心90分钟。
然后用在50mM Tris-HCl(pH7.1)+10Mm 2-巯基乙醇中1.5%(w/v)的nu或mu-角叉菜聚糖,测试上清的磺基水解酶活性。在48℃用Cottonii提取物温育20小时。此温育混合物含有250μl 50mMTris-HCl(pH7.1)+10Mm 2-巯基乙醇,pH7.1,500μl提取物,和在50mM Tris-HCl(pH7.1)+10mM 2-巯基乙醇中的500μl底物(1.5%(w/v))。释放的硫酸根量通过本申请书所述方法测定。
iota-前体释放的硫酸根最高(在20小时后80ppm),kappa-前体最低(在20小时后10-30ppm),尤其地,当底物是表1所述的mu-角叉菜聚糖时,释放的硫酸根是11ppm,而当底物是根据实施例39-46所述“C”方法产生的mu-角叉菜聚糖时,释放的游离硫酸根是29ppm。
为进一步纯化磺基水解酶,通过加入16.4g硫酸铵/100ml样品将提取物调节为30%硫酸铵饱和度。在4℃在16小时后,将样品在4℃以24000×g离心90分钟。将上清(40ml)以3ml/分钟流速加样于苯基琼脂糖凝胶6快速流动层析柱(高sub)中,所用层析柱得自瑞典Amersham Pharmacia Biotech AB,Uppsala,并预先用50mMTris-HCl(pH8.7)+10mM 2-巯基乙醇+500mM KCl+30%饱和度的硫酸铵平衡。将此层析柱用此缓冲液清洗,直至在280nm的吸光度可忽略不计。然后,将蛋白质用降低梯度的硫酸铵洗脱,如以下及表20所述。
缓冲液A:50mM Tris-HCl(pH8.7)+10mM 2-巯基乙醇+500mMKCl+30%饱和度的硫酸铵
缓冲液B:50mM Tris-HCl(pH8.7)+10mM 2-巯基乙醇+500mMKCl
级分规格:5ml
流速:3ml/分钟
表20
实施例106-109和对比例2
| 时间(分钟) | %缓冲液A | %缓冲液B |
| 0 | 100 | 0 |
| 120 | 0 | 100 |
这些实施例涉及从皱波角叉菜中纯化磺基水解酶I和II。
从皱波角叉菜中将磺基水解酶I和II均纯化为均一性。酶的提取是用两批0.6-0.7kg的新鲜海藻开始,随后进行两次苯基琼脂糖凝胶层析。集合活性级分(根据释放的硫酸根),利用MWCO 6-8000或3500 Spectra/por膜,用5×10升含有10mM 2-巯基乙醇的50mMTris-HCl缓冲液(pH7.1)(缓冲液A)透析,MWCO 6-8000或3500Spectra/por膜得自美国Spectrum Laboratories,Inc.,RanchoDominguez,CA。然后将透析的级分加样于DEAE琼脂糖凝胶层析柱,产生纯化的磺基水解酶II,DEAE琼脂糖凝胶层析柱得自瑞典Amersham Pharmacia Biotech AB,Uppsala。将含有磺基水解酶I以及一些其它蛋白的一种级分的一半,加样于HiTrap肝素层析柱,产生纯化的磺基水解酶I,HiTrap肝素层析柱得自瑞典AmershamPharmacia Biotech AB,Uppsala。
级分中纯化的磺基水解酶I和II的浓度是非常低的,且用牛血清白蛋白作标准,经Bio-Rad蛋白质分析不能确定,因为溶液中磺基水解酶I和II的数量低于检测限。
将下表21所示的反应混合物在48℃温育14小时。在这些反应混合物中,将不同量的几乎纯化的(基于蛋白质总量大约80%(w/v)纯化的)磺基水解酶II,与根据以上实施例39-46所述的“E”方法所得的iota-前体温育,产生凝胶,所用磺基水解酶II的浓度经得自德国慕尼黑Bio-Rad实验室的Bio-Rad蛋白质分析测定为30μg/ml。相反,当将酶在100℃煮沸10分钟后温育时,在相同条件下的温育不能产生凝胶。在温育后,将所有反应混合物在100℃煮沸10分钟,以终止反应。
对比例2用作对照,并在反应混合物中不加入磺基水解酶而制备。表21
| 实施例 | 磺基水解酶II,30μg/ml(μl) | 水(μl) | Nu角叉菜聚糖(1.4%(w/v)在水中)(μl) |
| 对比例2 | 0 | 1500 | 1500 |
| 106 | 100 | 1400 | 1500 |
| 107 | 250 | 1250 | 1500 |
| 108 | 500 | 1000 | 1500 |
| 109 | 1000 | 500 | 1500 |
温育的样品的凝胶强度和复数粘度如表22所示测定。表22中的测定法是基于温度变化,其中温度从80℃降至10℃,然后依次从10℃升至80℃。在温度变化期间将样品进行各种变形,并测定所得力。此测试在具有杯状-振动系统(C14)的Bohlin VOR流变仪上进行,Bohlin VOR流变仪得自瑞典Bohlin Reologi AB,Sjobo。扭矩元件为0.24gcm,频率为0.5Hz,振幅为10+80%。
将力转变为弹粘性模量(分别为G’和G”)和复数粘度(η°)。凝胶温度是当温度降低变化时,其中G’和G”温度交叉,且高于G”时的温度。熔解温度是当温度升高变化时G”高于G’的温度。凝胶强度是指G’凝胶或G’熔解,和在10℃所得的G’。复数粘度(η°)是在10℃的粘度。
表22
| 实施例 | 凝胶温度(℃) | 熔解温度(℃) | 在10℃的G′凝胶(Pa) | 在10℃的G’熔解(Pa) | 在10℃的η°凝胶(Pa.s) | 在10℃的η°熔解(Pa.s) |
| 对比例2 | - | - | - | - | 0.0041 | 0.0346 |
| 106 | - | - | 4 | 0.124 | 0.097 | 0.135 |
| 107 | 25.3 | 35.5 | 38 | 46 | 11.65 | 17.38 |
| 108 | 51.4 | 58.4 | 76 | 69 | 24.54 | 21.868 |
| 109 | 64.4 | 68.1 | 39 | 39 | 12.19 | 12.16 |
表22示出凝胶强度和复数粘度随着酶浓度提高而增加,并呈现在大约5μg/ml达到最大值,之后凝胶强度和复数粘度降低,并变得类似于碱处理的iota-角叉菜聚糖。需要一定量的磺基水解酶产生可测定的凝胶,大约为1μg/ml。少量的酶(2.5μg/ml)产生柔软的凝胶,而较多量的酶(5和10μg/ml)产生较硬的凝胶。
实施例110和对比例3-5
这些实施例涉及用部分纯化的皱波角叉菜提取物温育iota-和nu-角叉菜聚糖。
表24中的iota-和nu-角叉菜聚糖均提取自Eucheumadenticulatum(Spinosum),如下所述。
对比例3用作对照,并含有iota-角叉菜聚糖,其是商业提取物,并已用氢氧化钙处理,以充分除去6-O-硫酸酯基团,并用作对照。
以如下方式提取用于对比例4-5和实施例的nu-角叉菜聚糖。将25g冻干并研磨的Spinosum分散于2.5升的0.125M KCl中。在室温提取24小时。用614-200mm的Frisenette滤纸进行过滤,所用滤纸得自丹麦A.G.Frisenette & snner APS,Ebeltoft。由于容易粘结,因此需要更换滤纸,共需更换3次。将液体在冰箱中冷藏(5℃)过夜。然后将液体在Roto-蒸发器RE 120上,在40℃用水浴以2-3rpm蒸发至50%体积,Roto-蒸发器RE120得自瑞士Laboratoriums Technik AG,Flawil。将pH通过加入6滴1M NaOH调节为大约8.0。将角叉菜聚糖用100%(v/v)异丙醇(IPA)沉淀并冻干,异丙醇得自英国BP化学制品有限公司。将nu-角叉菜聚糖人工修整为最大为1cm2的薄片,并以1%(w/v)nu-角叉菜聚糖水平分散于蒸馏水中。将nu-角叉菜聚糖用自来水经Spectra/por膜MWCO 6-8000或3500透析,直至在水中的电导率为1.5μS/cm,Spectra/por膜MWCO 6-8000或3500得自美国SpectrumLaboratories,Inc.,Rancho Dominguez,CA。将nu-角叉菜聚糖的pH调节为9.3,然后将此溶液沉淀并冻干。将冻干的组分在研磨器中研磨。此提取物具有丰富的nu-含量和高分子量。
还示出用来自皱波角叉菜的含有磺基水解酶部分纯化的级分温育nu-角叉菜聚糖的结果。纯化方法一般如本说明书所示方法,即硫酸铵分级分离,苯基琼脂糖凝胶层析,除了用Poros HQ层析代替DEAE琼脂糖凝胶层析。Poros HQ层析柱(4.6×100mm)得自美国Foster市,PerSeptive Biosystems,CA。Poros HQ层析法包括DEAE琼脂糖凝胶层析中所用的相同缓冲液,但洗脱如下及如表23所示进行:
缓冲液A:50mM Tris-HCl+10mM 2-巯基乙醇pH7.1
缓冲液B:50mM Tris-HCl+10mM 2-巯基乙醇+1M NaCl pH7.1
流速;2ml/分钟
级分规格:2ml
表23
| 时间(分钟) | %缓冲液A | %缓冲液B |
| 0 | 100 | 0 |
| 60 | 0 | 100 |
集合含有磺基水解酶活性的级分28-37,并如下所述用作酶级分。
将nu-角叉菜聚糖与含有以下成分的混合物温育:1.5ml的1.4%(w/v,在50mM Tris-HCl(pH7.1)+10mM 2-巯基乙醇中)nu-角叉菜聚糖,和1.5ml在50mM Tris-HCl(pH7.1)/10mM 2-巯基乙醇中的酶级分。
对比例5的参照混合物是用苯基琼脂糖凝胶层析的级分产生的,该级分没有磺基水解酶活性,即不从nu-角叉菜聚糖中释放硫酸根。对比例5涉及确定凝胶化是否是与蛋白质相互作用所致,或凝胶化是否是与磺基水解酶相互作用所致。
在48℃温育20小时后,将角叉菜聚糖通过在30℃在Microcon-10装置上,以3320×g离心1小时而从反应混合物中除去,以如本说明书所述测定释放的游离硫酸根数量,Microcon-10装置购自美国Amicon Bioseparations,Millipore Corporation,Bedford,MA。相反,其它测定法(即半乳糖,3,6AG,和粘度测定)直接在反应混合物中进行。
提取自E.denticulatum(Spinosum)的nu-角叉菜聚糖,和与一些蛋白质或含有皱波角叉菜的两种磺基水解酶的部分纯化的酶级分温育的相同nu-角叉菜聚糖的主要结构特点,在表24中概括。
表24的粘度测定是在上述反应混合物中进行的,只是在48℃温育后反应混合物的粘度是用可程序化的DV III型Brookfield流变仪,自动调温在48℃直接测定的,DV III型Brookfield流变仪得自美国Brookfield Engineering Laboratories,Stoughton,MA。用CP52杆以120rpm剪切速率测定10分钟。
在表24中,磺基水解酶活性是在温育nu角叉菜聚糖的酶提取物基础上,通过测定释放的硫酸根量分析的。过滤物中存在的游离硫酸根量根据本说明书所述方法测定。
表24
| 实施例 | 含量 | 半乳糖(mol%) | 3,6-脱水Gal(mol%) | 游离硫酸根(%w/w) | Brookfield粘度(cP) |
| 对比例3 | Iota-角叉菜聚糖 | 50 | 50 | 0.6 | 太高(凝胶) |
| 对比例4 | Nu-角叉菜聚糖 | 68 | 32 | NA | <5 |
| 对比例5 | Nu-角叉菜聚糖+蛋白质 | 71 | 29 | 0.4 | <5 |
| 110 | Nu-角叉菜聚糖+部分纯化的磺基水解酶I和II | 59 | 41 | 2.3 | 40 |
表24示出存在磺基水解酶时释放硫酸根,及3,6 AG水平增加导致凝胶形成。
实施例111-116和对比例6-11
这些实施例涉及用来自皱波角叉菜的磺基水解酶I和II的分离的级分温育nu-角叉菜聚糖,以测定对粘度的作用。
为获得磺基水解酶I和II,纯化方法一般包括本说明书所述的方案。在此唯一不同之处是起始物为2kg。
级分21和40得自相同纯化实验,而级分23和48得自用相同方法分别进行的层析。通常当使用0.6-0.7kg海藻时,在DEAE琼脂糖凝胶层析后首先洗脱磺基水解酶I,而后洗脱磺基水解酶II,这与级分23和48的情况一样。然而,在用2kg海藻进行的纯化中,级分的顺序是相反的,这样磺基水解酶II在级分21中,而磺基水解酶I在级分40中。
在表25中,“21+nu”,“23+nu”,“40+nu”,和“48+nu”分别表示1ml的级分21,23,40和48(在50mM Tris-HCl+10mM 2-巯基乙醇pH7.1中),2ml MilliQ水,和3ml 1.4%(w/v,在MilliQ水中)nu-角叉菜聚糖的混合物,将此混合物在48℃温育15小时,然后在100℃灭活15分钟,混合物中nu-角叉菜聚糖是通过实施例39-46的“E”方法获得的。对照组包括的混合物进行相同处理,除了使用煮沸的酶,即表25所示“@100”酶。“40+nu+21”,和“23+nu+48”分别表示1ml级分40或23(在50mM Tris-HCl+10mM2-巯基乙醇pH7.1中),2ml MilliQ水,和3ml 1.4%(w/v,在MilliQ水中)nu-角叉菜聚糖的混合物,将此混合物在48℃温育15小时,然后在100℃灭活15分钟,然后向其中分别加入1ml级分21或48(在50mM Tris-HCl+10mM 2-巯基乙醇pH7.1中),接着在48℃温育6小时,混合物中nu-角叉菜聚糖是通过实施例39-46的“E”方法获得的。
结果如下表25所示。
表25
| 实施例 | 级分 | 平均 MW(kDa) | 硫酸酯释放 | 粘度增加 | Iotamol% | |||
| Y/N | ppm | Y/N | cP | T(℃) | ||||
| 111 | 21+nu | 35(磺基水解酶II) | Y | 139 | Y | 12 | 40 | 92 |
| 对比例6 | 21@100+nu | 35(磺基水解酶II) | 7 | N | 0.0 | 40 | 77 | |
| 112 | 23+nu | 62(磺基水解酶I) | Y | 194 | N | 0.3 | 55 | 87 |
| 对比例7 | 23@100+nu | 62(磺基水解酶I) | 18 | N | 0.0 | 55 | 77 | |
| 113 | 40+nu | 62(磺基水解酶I) | Y | 69 | N | 0.0 | 40 | 83 |
| 对比例8 | 40@100+nu | 62(磺基水解酶I) | 16 | N | 0.0 | 40 | 76 | |
| 114 | 48+nu | 35(磺基水解酶II) | Y | 93 | Y | 5.6 | 55 | 83 |
| 对比例9 | 48@100+nu | 35(磺基水解酶II) | 12 | Y | 0.8 | 55 | 76 | |
| 115 | 40+nu+21 | 62/35(磺基水解酶I和II) | Y | 105 | Y | 29 | 40 | 95 |
| 116 | 23+nu+48 | 62/35(磺基水解酶I和II) | Y | ? | Y | 12 | 55 | 89 |
表25示出在用酶温育nu-角叉菜聚糖后,磺基水解酶I不增加样品粘度,而磺基水解酶II增加样品粘度。
将实施例113和115进行对比示出先用随机酶(磺基水解酶I)温育iota-前体,即nu-角叉菜聚糖,随后灭活并用渐进酶(磺基水解酶II)温育,所得结果与只用渐进酶的结果相比粘度更高。
将酶促修饰的样品经NMR分析,以确定这两种酶的作用模式。数据表明这两种酶是磺基水解酶,从iota-前体(nu)的C-6位释放硫酸根,并随后诱导3,6-脱水桥形成。
测定的温育样品的凝胶强度和复数粘度如表28所示。在表28中,对比例10的样品是通过将表1所列的0.7%(w/v)的iota-角叉菜聚糖,分散于含有2ml的0.5%(w/v)KC和2ml的0.25%(w/v)CaCl2的离子交换水中产生的。将此溶液加热至80℃并蒸发至5ml。对比例11的样品是未用酶处理的nu-角叉菜聚糖。
表28中的测定基于表26和27所述的方法。表26示出确定凝胶分布图的方法,起始温度为80℃。表27示出确定熔解分布图的方法,起始温度为10℃。除非表26-27中特别指出,用Bohlin VORRheometer进行测定,如实施例106-109和对比例2所述。
表26
| 模式 | 蔓延/保持 | 温度(℃) | 时间(s) | 样品Int.(s) | 频率(Hz) | Amp.(%) |
| 振荡 | 蔓延 | 61 | 1140 | 20 | 0.5 | 80 |
| 振荡 | 蔓延 | 10 | 3060 | 20 | 0.5 | 10 |
表27
| 模式 | 斜面/保持 | 温度(℃) | 时间(s) | 样品Int.(s) | 频率(Hz) | Amp.(%) |
| 振荡 | 蔓延 | 58 | 2280 | 20 | 0.5 | 10 |
| 振荡 | 蔓延 | 80 | 1320 | 20 | 0.5 | 80 |
表28
| 实施例 | 成分 | 胶凝温度(℃) | 熔解温度(℃) | 在40℃的η°(cP) | 在10℃的η°(cP) | G’(Pa) |
| 对比例10 | Iota | 60.8 | 65.3 | 8372 | 12287 | 38.4 |
| 111 | 21+nu | 37.1 | 39.2 | 42 | 15120 | 47.3 |
| 113 | 40+nu | 22.5 | 28.8 | 4.3 | 6557 | 20.6 |
| 115 | 40+nu+21 | 49.4 | 56.8 | 3979 | 13560 | 42.4 |
| 对比例11 | Nu | - | - | - | - | - |
如表28所示,酶制品能影响聚合物的胶凝和熔解温度。酶促修饰的聚合物的粘度低于传统的iota角叉菜聚糖。粘度和胶凝点的不同可以是由于离子和粘度作用所致,并可以针对酶促制备样品而优化。
本发明结合一些优选的实施方案进行了阐述,因此可更充分理解和应用本发明的各方面,这些实施方案无限制本发明之意。相反,在所附权利要求范围内可对本发明进行修改。序列磺基水解酶I
NH2-末端
KEGCETAIVGAGIGGAYSAFRLASP (SEQ ID NO:1)
内部肽
GLIGLNNLVTPMEK (SEQ ID NO:2)
MSGVEQVYFDDLHAQLK (SEQ ID NO:3)
EIRDRVEELEKEEDYAK (SEQ ID NO:4)
GRTNVYELYAK (SEQ ID NO:5)磺基水解酶II
内部肽
WVVNIVINGVR (SEQ ID NO:6)
QVLELEFTVVR (SEQ ID NO:7)
LSPLTFQR (SEQ ID NO:8)
INDNLVYQXGNLPAGK (SEQ ID NO:9)
NYNIQNTDGSVFR (SEQ ID NO:10)
额外的内部肽
MTVEFQ (SEQ ID NO:11)磺基水解酶I简并寡核苷酸
AAR GAR GGR TGY GAR AC (SEQ ID NO:12)磺基水解酶II简并寡核苷酸
GTRTTYTGDATRTTRTAGTT (SEQ ID NO:13)
AANACNYWNCCRTCIGTGTT (SEQ ID NO:14)载体引物
ATTAACCCTCACTAAAG (SEQ ID NO:15)
AATACGACTCACTATAG (SEQ ID NO:16)磺基水解酶I核苷酸序列
(SEQ ID NO:17)GACAGCCCTCCCCAACATGGGGCTCACCTACGTTCTTTTGTCTGTTCTTGTCTTACAAGCAACCCACGCACTTGCCAAAGAGGGATGCGAGACCGCTATAGTTGGAGCCGGAATTGGTGGCGCTTATTCTGCCTTCCGTTTGGCAAGCCCATCAGTCTGTATCTTTGAAGCCAACCGTCGCCCAGGAGGGCGCATCTTGACCGTTCGGGATCCAAGCGCCTCGTTTCTGAACTTCACTATTGACCTTGGTGCGTATCGCTACCATCGTGCACACCATCGTCTTGTCCGCCTCGTTGCTGAAGACCTACTCAACCTTCCTGTGGCTTGCTATACGGACTTGCTCAACAACCGAAAAGATTGTCCGGACGCGACGATTCGTCTCTTTTCAACTCGAGGGAACGTGCTTGGAGCTCTTGGAGGCCGGATTGCTCAAGACTTAATAAAGAAGTACGGACCGTTCCTGCCATATGTGATTCAGAGGAGCTTTCGGTGGGGACAAGGAAAGCCCTTGAAGGAAAGACGGACAATGTCTGGGTTGCTAATCGGGCCAAACTCAGTAATCAAAGAGATCCGAGATCGCGTTGAGGAGCTTGAGAAAGAGGAAGACTATGCGAAAGCGATGCAGATTGCGGACGAAATCATTGCGGCAATGCAAGATGGCTCGTACAGAGGGCATCCCGTATTCAGAGATCAGTTTGATGCAAGTCGCGATCCGTGAAGGCTTTACGACAGAGGAGATGCAACTGGAAACGGACTTCTCATTTCTCAGCAGTGTGGAAAGGCGGCAGACGCTAGAATACAACGGGCAGCTTTCAATCAGGCAAATGGCACTAGAAAAGGGACTTATAGGGCTTAACAATCTAGTGACGCCGATGGAGAAGCGGCGTGGAGTGCTACGTAGAGCGGGCATGATCACGCTCGTGGACGGCCTGCTTGAGCGGGCGATGAAGGGCGGTGTGCAGGTACAATATGGGAAGAAGGTCGTGAGAATTACGCGCACCGGAAATGAGAAGAGGCCTATAAGACTCAAGTTCGAGGACGGCGGGATGGTAGAAGTGAAGAACGTGATTCTCAACATTGGCAAGCCGGGGCTGATTGCTCTTGGGCTGGACTCGGAGCCGATGATGAGCACCAAGGAGCCTTTCCGGCGAGCGGTCGAGCGAAACTTTGTGCTGAGCTTATCCAAGACGTATTGTTTCTGGGAAGACGCGTGGTGGTTGACAAAGTTGGGGCAACGGGATGGGCGTATTCAGGTTCCTTCAGATTCGATGCAGTCAATGCGATACCACGATGGACACGTCGTGTGCAAGGACGAGAGAAGGCTTAAAAGTTGCCGTGGCGGATTGCTCGCGTCGTACTCGGGGGGCGATCAGATGGGGCTTGGGGCTGCTTTGCATGCGCACGTGCATAATGCTAAACCGTACACACCGCTGACAAGCAGTGACAACGTAGTGAAATTGATTCCAGGGAAGATGTCTGGAGTAGAGCAAGTATACTTTGATGACCTGCACGCACAAATCAAGCGTGTGCACAAGAGGTCGGTGGAGCGGAAGGGGCTTGACGTGGACAAGGTGATTTCCAAGCCGGCTATGTGCCTATTTGCGGATTGGCGGGAGGTGGGTACTCATGCGGCCATGGGGCCGGGAAAAGGAAGAACGAATGTGTACGAGTTGTACGCTAAACCGGTTAGTGATTTGAGAATCGCACTGGTAAACGAAGCGTGGAGTGGGGACCAAGGGTGGGCGGAGGGGAGCTTGAGAAGCGCAGAGCGGGCGCTGTTCCACCAATTCGGAATGGAGAAGCCAGAGTGGATGGATAAGGAGTATCACCGGTCGGTGATTGAGAGGTACAACCAGGGGTGATTTCGGCGCGGGCATACAGTATGCGTGTCGTTCGTGAAGTTGTAGCAAAGGGCTAATCCTTCCACCTGTCGTCTCGGCGCAAAGAATAAAAGCTCGAAGATTAGTGGTGACGTTAGAAGTAGGCATACAGAACCA磺基水解酶II核苷酸序列
(SEQ ID NO:18)AAATTTAAAGGAATTTTNAAAAAATTTTAAAGCTTAAATTTGCCATTTGCCATTAAGGTGGGCAATTGTTGGAAAGCGATCGGTTGGGCCTTTTTGTTTTTACGCAAGCTGGAAAAGGGGATTGTGCTCCAAGGCGATTAAGTTGGGTAACGCAAGGGTTTTCCCAGTCAGACGTTGTAAAACGACGGCCAGTGAATTGTAATACGACTCACTATAGGGCGAATTGGGTACCGGGCCCCCCCTCGAGTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTCAGAGGCGAAAGGTGTCGTTTACTGAAATCTCAAGTACGGGAGCAACTCCGCCCATCTCTACTCATCGTTCACTACAAGTTGCAGACACTATTTCACGCTCATCACGAGGTAAGGGAAACGGTACTCGATACCTTTACTCACTCCTCTTAGACAGTGAACTCGAGCTCAAGAACCTGCCTGCCGTCCACGTTCGAGCGGCCCAACCTGCGTTCAACCCTGACTCCGTTGATCACAATGTTGACTACCCACCTTGTGCGGTTATTGAAGCAGTTGTTGAAATGGAACAGCTTGACAGTGTACTTCCCTGGAACCATGTTCGTGAACGACACAGCTTCCTTGCCGGCCGGCAAGTTGCCGCACTGGTACACCAAGTTGTCATTGATACGTCCTCCCTGGGAGCCCGGCGGCCCATCAACGGAAAGGTCGAAATCATCGGACGAATCCCACGCCACGTCCACCACGATCGGCCGCACAACCGTCTGGAATGAGACGCAGTCCCTGGCGTCGGACGTCGCGATCGTGCGGAACACGGACCCATCGGTGTTCTGAATGTTGTAGTTGCGGATCGGAAGACGGATGCAGAGGTCGTCGAGGAAGTCCTCCTGGTTACCCACAGGGCTACGGCGGGAGACACCCCTGAGTTCGCGCTGGAACGTGAGAGGGGAAAGACGGAAGTAGTTTGGCGGGAACGGGTGGCTCAGTCCGTTTGGCCTGTACCTGTTGATGGGGGTGGTGCGTGAGCCCGATTCAACGAGGGCAACGCCAGTTTTGCGGATGCTGCCGAGCGTCCGGCCGCCCGGGAAGTTACGGCAGACGGATGCCTGCAGCCCGGGGGATCCACTAGTTCTAGAGCGGCCGCCACCGCGGTGGAGCTCCAGCTTTTGTTCCCTTTAGTGAGGGTTAATTTCGAGCTTGGCGTAATCATGGTCATAGCTGTTTTCTGTGTGAAATTGGTATCCGCTCACAATTCACACAACATACCAGCCCCGAAACATAAATGTTAAAGCCTGGGTGGCTAATGAGTGAGCTTACTTACATTAATTGGNTTGGCNNTACTTGCCCCTTTTTAAATCGGGGAAACCTTTCNGCCNACTNTNTTAAANAATCGGCCAACCCCCCGGGGANAGGGG
(SEQ ID NO:19)TTTTTGCCCATTGCCCATCAAGGTGGGCAATTTTTGGAAAGGCGATCGGGTGGGGCCTTTTGGTAATTACGCAAGCTGCAAAAGGGGAATGTGCTGCAAGCCGATTAAGTTGGGTAACGCCAGGGTTTTCCCAGTCAGAACGTTGTAAACGCGGGCAGTGAATTGTAATACGACTCACTATAGGGCGAATTGGGTACCGGGCCCCCCCTCGAGTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTGGAGATGAAAGGTGTCGTTTACTGATACCAAGTACGGCGCAACTCCGCCCATCTCTACTCATCGTCACTACAGGTTGCAAACACTATTCCACGACCATGACGATTTAAGGGAACGCTACTTGGGACCTTCCACTCATTCCTCTTAGACGGTGAACTCGAGCTCGAGAACCCTCCTGCCGTCCACATTCGACCGCCCCAACCTGCGTTGAATTCTTACCCCGTTGACCACAACGTTCACCACCCACTTCGTACGCTTATTGAAGCAGTTGTTGAAGTGGAACAGCGTGACCGTGTACTTCCCTCGAACCATGTTTTCGAAGGACACAGCTTCCTTGCCGGCCGGAGAGTCGCCGCACGCGGCCACCAAGTTGTCATTGATACGGCCTCCTACAGATCCAGGGGGACCAACAACGGAAAGGTCGAAGTCATCGGACGAATCCCACGCCACGTCCACCACGATCGGCCGCACAACCGTCCGGAATGAAAGGCAGTCCCTGGCGTCCGACGTCGAGATCGTCCGGAACACAGTCCCATCCGTGTTCTGAATGTTGTAGTTGCGGATCGGAAGACGGATGCAGAGGTCGTCGAGGAACTCCTCCTGGTTACCCATGGCGCCACGACGAGCGACGCCCTTGCGGTCGCGCTGGAATGTCAGAGGCGTCAGACGGAAGTAGTTTCTCGGGAACGCGGGTCTCAGTCCATTAGGCCGGTACCTGTTGATCGGCGTGGTGCCTGAGCCTGATTCAATGAGCGCCGCGCCAGTGGTGCGAACGTTGCCGAGCGTTCTCCCGCCGGGGAAGTTACGGCAGATGAATGCTGAGCGGGAGTAGTCTGGCCCGCGGAGAAGGATCTTCGCACCCTTGGGACGCATGGAGCCATCAGCGCGGCAGAAGCGGAACCGGCATGAGCGGCCGCATTGCGCGTTCGCTGTGAAGGCGATAGCGGCCAGGAGAAGGACGAACAGGAATGAAGCGTTCATTGTTGGTATGTGAAGACTGCCGCACCGAAATGAAGGCTGCTGGTGCCGAATTCCTGCAGCCCGGGGGATCCACTAGTTCTAGAGCGGCCGCCACCGCGGTGGAGCTCCAGCTTTTGTTCCCTTTAGTGAGGGTTAATTTCGAGCTTGGCGTAATG
(SEQ ID NO:20)ATCTCGAAATTAACCCTCACTAAAGGGAACAAAAGCTGGAGCTCCACCGCGGTGGCGGCCGCTCTAGAACTAGTGGATCCCCCGGGCTGCAGGAATTCGGCACCAGCAGCCTTCATTTCGGTGCGGCAGTCTTCACATACCAACAATGAACGCTTCATTCCTGTTCGTCCTTCTCCTGGCCGCTATCGCCTTCACAGCGAACGCCCAATGCGGCCGCTCATGCCGGTTCCGCTTCTGCCGCGCTGATGGCTCCATGCGTCCCAAGGGTGCGAAGGTCCTTCTCCGCGGGCCAGACTACTCCCGCTCAGCATTCATCTGCCGTAACTTCCCTGGCGGGAGAACGCTCGGCAACGTTCGCACCACTGGCGCGGCGCTCATTGAATCAGGCTCAGGCACCACGCCGATCAACAGGTACCGGCCCAATGGACTGAGACCCGCGTTCCCGAGAAACTACTTCCGTCTGACGCCTCTGACATTCCAGCGCGACCGCAAGGGCGTCGCTCGTCGTGGCGCCATGGGTAACCAGGAGGAGTTCCTCGACGACCTCTGCATCCGTCTTCCGATCCGCAACTACAACATTCAGAACAAGGATGGGTCTGTGTTCCGGACGATCTCGACGTCGGACGCCAGGGACTGCCTTTCATTCCGGACGGTTGTGCGGCCGATCGTGGTGGACGTGGCGTGGGATTCGTCCGATGACTTCGACCTTTCCGTTGTTGGTCCCCCTGGATCTGTAGGAGGCCGTATCAATGACAACTTGGTGGCCGCGTGCGGCGACTCTCCGGCCGGCAAGGAAGCTGTGTCCTTCGAAAACATGGTTCGAGGGAAGTACACGGTCACGCTGTTCCACTTCAACAACTGCTTCAATAAGCGTACGAAGTGGGTGGTGAACGTTGTGGTCAACGGGGTAAGGATTCAACGCAGGTTGGGGCGGTCGAATGTGGACGGCAGGAGGGTTCTCGAGCTCGAGTTCACCGTCTAAGAGGAATGAGTGGAAGGTCCCAAGTAGCGTTCCCTTACATCGTCATGGTCGTGGAATAGTGTTTGCAACCTGTAGTGACGATGAGTAGAGATGGGCGGAGTTGCGCCGCACTTGGTATCAGTAAACGACACCTTTCATCTCTGTTCGAAAAAAAAAAAAAAAAAAACTCGAGGGGGGGCCCGGTACCCAATTCGCCCTATAGTGAGTCGAATTACAATTCACTGGCCGCGTTTTACAACGTCGTGACTGGGAAAACCCTGCGTTACCCAACTTAATCGCTTTGAAGACAATCCCTTTTTCCAACTTGGGGTAAAAACCAAAAGGGCCCGCACCATTCGCCTTTCCAAAAATTTGCCCACCCTTAATGGCAAAATGGCAAATTTTAAGCCTTAAATTTTTTTTAAAAATTCCCGTTAAATTTTTTTAAAATAACTTATTTTTTTAACCAATAGGCCCAAATCGGGAAAATCCCTTTTAA
(SEQ ID NO:21)GAATTCGGCACGAGCAGCCTTCATTTCGGTGCGGCAGTCTTCACATACCAACAATGAACGCTTCATTCCTGTTCGTCCTTCTCCTGGCCGCTATCGCCTTCACAGCGAACGCCCAATGCGGCCGCTCATGCCGGTTCCGCTTCTGCCGCGCTGATGGCTCCATGCGTCCCAAGGGTGCGAAGATCCTTCTCCGCGGGCCAGACTACTCCCGCTCAGCATTCATCTGCCGTAACTTCCCCGGCGGGAGAACGCTCGGCAACGTTCGCACCACTGGCGCGGCGGCTCATTGAATCAGGCTCAGGCACCACGCCGATCAACAGGTACCGGCCCAATGGACTGAGACCCGCGTTCCCGAGAAACTTCTTCCGTCTGACGCCTCTGACATTCCAGCGCGACCGCAAGGGCGTCGCTCGTCGTGGCGCCATGGGTAACCAGGAGGAGTTCCTCGACGACCTCTGCATCCGTCTTCCGATCCGCAACTACAACATTCAGAACAAGGATGGGTCTGTGTTCCGGACGATCTCGACGTCGGACGCCAGGGACTGCCTTTCATTCCGGACGGTTGTGCGGCCGATCGTGGTGGACGTGGCGTGGGATTCGTCCGATGACTTCGACCTTTCCGTTGTTGGTCCCCCTGGATCTGTAGGAGGCCGTATCAATGACAACTTGGTGGCCGCGTGCGGCGACTCTCCGGCCGGCAAGGAAGCTGTGTCCTTCGAAAACATGGTTCGAGGGAAGTACACGGTCACGCTGTTCCACTTCAACAACTGCTTCAATAAGCGTACGAAGTGGGTGGTGAACGTTGTGGTCAACGGGGTAAGGATTCAACGCAGGTTGGGGCGGTCGAATGTGGACGGCAGGAGGGTTCTCGAGCTCGAGTTCACCGTCTAAGAGGAATGAGTGGAAGGTCCCAAGTAGCGTTCCCTTACATCGTCATGGTCGTGGAATAGTGTTTGCAACCTGTAGTGACGATGAGTAGAGATGGGCGGAGTTGCGCCGCACTTGGTATCAGTAAACGACACCTTTCATCTCTGTTCGAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAACTCGAG磺基水解酶I氰基酸序列(SEQ ID NO:22)MGLTYVLLSVLVLQATHALAKEGCETAIVGAGIGGAYSAFRLASPSVCIFEANRRPGGRILTVRDPSASFLNFTIDLGAYRYHRAHHRLVRLVAEDLLNLPVACYTDLLNNRKDCPDATIRLFSTRGNVLGALGGRIAQDLIKKYGPFLPYVIQRSFRWGQGKPLKERRTMSGLLIGPNSVIKEIRDRVEELEKEEDYAKAMQIADEIIAAMQDGSYRGIPYSEISLMQVAIREGFTTEEMQLETDFSFLSSVERRQTLEYNGQLSIRQMALEKGLIGLNNLVTPMEKRRGVLRRAGMITLVDGLLERAMKGGVQVQYGKKVVRITRTGNEKRPIRLKFEDGGMVEVKNVILNIGKPGLIALGLDSEPMMSTKEPFRRAVERNFVLSLSKTYCFWEDAWWLTKLGQRDGRIQVPSDSMQSMRYHDGHVVCKDERRLKSCRGGLLASYSGGDQMGLGAALHAHVHNAKPYTPLTSSDNVVKLIPGKMSGVEQVYFDDLHAQIKRVHKRSVERKGLDVDKVISKPAMCLFADWREVGTHAAMGPGKGRTNVYELYAKPVSDLRIALVNEAWSGDQGWAEGSLRSAERALFHQFGMEKPEWMDKEYHRSVIERYNQG磺基水解酶II核苷酸序列(SEQ ID NO:23)MNASFLFVLNLAAIAFTANAQCGRSCRFRFCRADGSMRPKGAKILLRGPDYSRSAFICRNFPGGRTLGNVRTTGAALIESGSGTTPINRYRPNGLRPAFPRNFFRLTPLTFQRDRKGVARRGANGNQEEFLDDLCIRLPIRNYNIQNKDGSVFRTISTSDARDCLSFRTVVRPIVVDVAWDSSDDFDLSVVGPPGSVGGRINDNLVAACGDSPAGKEAVSFENMVRGKYTVTLFHFNNCFNKRTKWVVNVVVNGVRIQRRLGRSNVDGRRVLELEFTV
序列表<110>萨比娜·热尼科
伯恩哈德·克洛阿雷
菲利普·波坦
布伯恩·鲁道夫
格哈德·德勒伊特
贝亚·彭尼霍夫
奥迪勒·理查德<120>磺基水解酶,其相应的氨基酸序列和核苷酸序列,磺基水解酶制备物,方法及其产物<130>P18666的序列公开<140><141><150>60/133,376<151>1999-05-10<160>23<170>PatentIn Ver.2.0<210>1<211>25<212>PRT<213>皱波角叉菜<400>1Lys Glu Gly Cys Glu Thr Ala Ile Val Gly Ala Gly Ile Gly Gly Ala1 5 10 15Tyr Ser Ala Phe Arg Leu Ala Ser Pro
20 25<210>2<211>14<212>PRT<213>皱波角叉菜<400>2Gly Leu Ile Gly Leu Asn Asn Leu Val Thr Pro Met Glu Lys1 5 10<210>3<211>17<212>PRT<213>皱波角叉菜<400>3Met Ser Gly Val Glu Gln Val Tyr Phe Asp Asp Leu His Ala Gln Ile1 5 10 15Lys<210>4<211>17<212>PRT<213>皱波角叉菜<400>4Glu Ile Arg Asp Arg Val Glu Glu Leu Glu Lys Glu Glu Asp Tyr Ala1 5 10 15Lys<210>5<211>11<212>PRT<213>皱波角叉菜<400>5Gly Arg Thr Asn Val Tyr Glu Leu Tyr Ala Lys1 5 10<210>6<211>11<212>PRT<213>皱波角叉菜<400>6Trp Val Val Asn Ile Val Ile Asn Gly Val Arg1 5 10<210>7<211>11<212>PRT<213>皱波角叉菜<400>7Gln Val Leu Glu Leu Glu Phe Thr Val Val Arg1 5 10<210>8<211>8<212>PRT<213>皱波角叉菜<400>8Leu Ser Pro Leu Thr Phe Gln Arg1 5<210>9<211>16<212>PRT<213>皱波角叉菜<400>9Ile Asn Asp Asn Leu Val Tyr Gln Xaa Gly Asn Leu Pro Ala Gly Lys1 5 10 15<210>10<211>13<212>PRT<213>皱波角叉菜<400>10Asn Tyr Asn Ile Gln Asn Thr Asp Gly Ser Val Phe Arg1 5 10<210>11<211>6<212>PRT<213>皱波角叉菜<400>11Met Thr Val Glu Phe Gln1 5<210>12<211>17<212>PRT<213>皱波角叉菜<400>12Ala Ala Arg Gly Ala Arg Gly Gly Arg Thr Gly Tyr Gly Ala Arg Ala1 5 10 15Cys<210>13<211>20<212>PRT<213>皱波角叉菜<400>13Gly Thr Arg Thr Thr Tyr Thr Gly Asp Ala Thr Arg Thr Thr Arg Thr1 5 10 15Ala Gly Thr Thr
20<210>14<211>20<212>PRT<213>皱波角叉菜<400>l4Ala Ala Asn Ala Cys Asn Tyr Trp Asn Cys Cys Arg Thr Cys Ile Gly1 5 10 15Thr Gly Thr Thr
20<210>15<211>17<212>DNA<213>皱波角叉菜<400>15attaaccctc actaaag 17<210>16<211>17<212>DNA<213>皱波角叉菜<400>16aatacgactc actatag 17<210>17<211>2020<212>DNA<213>皱波角叉菜<400>17gacagccctc cccaacatgg ggctcaccta cgttcttttg tctgttcttg tcttacaagc 60aacccacgca cttgccaaag agggatgcga gaccgctata gttggagccg gaattggtgg 120cgcttattct gccttccgtt tggcaagccc atcagtctgt atctttgaag ccaaccgtcg 180cccaggaggg cgcatcttga ccgttcggga tccaagcgcc tcgtttctga acttcactat 240tgaccttggt gcgtatcgct accatcgtgc acaccatcgt cttgtccgcc tcgttgctga 300agacctactc aaccttcctg tggcttgcta tacggacttg ctcaacaacc gaaaagattg 360tccggacgcg acgattcgtc tcttttcaac tcgagggaac gtgcttggag ctcttggagg 420ccggattgct caagacttaa taaagaagta cggaccgttc ctgccatatg tgattcagag 480gagctttcgg tggggacaag gaaagccctt gaaggaaaga cggacaatgt ctgggttgct 540aatcgggcca aactcagtaa tcaaagagat ccgagatcgc gttgaggagc ttgagaaaga 600ggaagactat gcgaaagcga tgcagattgc ggacgaaatc attgcggcaa tgcaagatgg 660ctcgtacaga ggcatcccgt attcagagat cagtttgatg caagtcgcga tccgtgaagg 720ctttacgaca gaggagatgc aactggaaac ggacttctca tttctcagca gtgtggaaag 780gcggcagacg ctagaataca acgggcagct ttcaatcagg caaatggcac tagaaaaggg 840acttataggg cttaacaatc tagtgacgcc gatggagaag cggcgtggag tgctacgtag 900agcgggcatg atcacgctcg tggacggcct gcttgagcgg gcgatgaagg gcggtgtgca 960ggtacaatat gggaagaagg tcgtgagaat tacgcgcacc ggaaatgaga agaggcctat 1020aagactcaag ttcgaggacg gcgggatggt agaagtgaag aacgtgattc tcaacattgg 1080caagccgggg ctgattgctc ttgggctgga ctcggagccg atgatgagca ccaaggagcc 1140tttccggcga gcggtcgagc gaaactttgt gctgagctta tccaagacgt attgtttctg 1200ggaagacgcg tggtggttga caaagttggg gcaacgggat gggcgtattc aggttccttc 1260agattcgatg cagtcaatgc gataccacga tggacacgtc gtgtgcaagg acgagagaag 1320gcttaaaagt tgccgtggcg gattgctcgc gtcgtactcg gggggcgatc agatggggct 1380tggggctgct ttgcatgcgc acgtgcataa tgctaaaccg tacacaccgc tgacaagcag 1440tgacaacgta gtgaaattga ttccagggaa gatgtctgga gtagagcaag tatactttga 1500tgacctgcac gcacaaatca agcgtgtgca caagaggtcg gtggagcgga aggggcttga 1560cgtggacaag gtgatttcca agccggctat gtgcctattt gcggattggc gggaggtggg 1620tactcatgcg gccatggggc cgggaaaagg aagaacgaat gtgtacgagt tgtacgctaa 1680accggttagt gatttgagaa tcgcactggt aaacgaagcg tggagtgggg accaagggtg 1740ggcggagggg agcttgagaa gcgcagagcg ggcgctgttc caccaattcg gaatggagaa 1800gccagagtgg atggataagg agtatcaccg gtcggtgatt gagaggtaca accaggggtg 1860atttcggcgc gggcatacag tatgcgtgtc gttcgtgaag ttgtagcaaa gggctaatcc 1920ttccacctgt cgtctcggcg caaagaataa aagctcgaag attagtggtg acgttagaag 1980taggcataca gaaccaaaaa aaaaaaaaaa aaaaaaaaaa 2020<210>18<211>1399<212>DNA<213>皱波角叉菜<400>18aaatttaaag gaattttnaa aaaattttaa agcttaaatt tgccatttgc cattaaggtg 60ggcaattgtt ggaaagcgat cggttgggcc tttttgtttt tacgcaagct ggaaaagggg 120attgtgctcc aaggcgatta agttgggtaa cgcaagggtt ttcccagtca gacgttgtaa 180aacgacggcc agtgaattgt aatacgactc actatagggc gaattgggta ccgggccccc 240cctcgagttt tttttttttt ttttttttca gaggcgaaag gtgtcgttta ctgaaatctc 300aagtacggga gcaactccgc ccatctctac tcatcgttca ctacaagttg cagacactat 360ttcacgctca tcacgaggta agggaaacgg 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275
Claims (100)
1.一种基于总蛋白量纯化水平为至少40wt%的磺基水解酶。
2.权利要求1的磺基水解酶,其中基于总蛋白量的纯化水平为至少70wt%。
3.权利要求1的磺基水解酶,其中基于总蛋白量的纯化水平为至少90wt%。
4.权利要求1的磺基水解酶,其中基于总蛋白量的纯化水平为至少95wt%。
5.权利要求1的磺基水解酶,其中磺基水解酶能从水状胶体中除去硫酸酯。
6.权利要求5的磺基水解酶,其中水状胶体是糖胺聚糖,岩藻聚糖和半乳聚糖之一。
7.权利要求1的磺基水解酶,其中磺基水解酶能从半乳聚糖中除去硫酸酯。
8.权利要求7的磺基水解酶,其中半乳聚糖包括角叉菜聚糖。
9.权利要求8的磺基水解酶,其中角叉菜聚糖包括mu-角叉菜聚糖。
10.权利要求8的磺基水解酶,其中角叉菜聚糖包括至少大约50mol%的mu-角叉菜聚糖。
11.权利要求8的磺基水解酶,其中角叉菜聚糖包括nu角叉菜聚糖。
12.权利要求8的磺基水解酶,其中角叉菜聚糖包括至少大约50mol%的nu-角叉菜聚糖。
13.权利要求7的磺基水解酶,其中半乳聚糖包括琼脂。
14.权利要求1的磺基水解酶,其中磺基水解酶包括6-O-磺基水解酶。
15.权利要求1的磺基水解酶,其中磺基水解酶能将nu-角叉菜聚糖转变为iota-角叉菜聚糖。
16.权利要求1的磺基水解酶,其中磺基水解酶能将mu-角叉菜聚糖转变为kappa-角叉菜聚糖。
17.权利要求1的磺基水解酶,其中磺基水解酶能除去6-O-硫酸酯以诱导脱水桥形成。
18.一种分离的核酸序列,其包含SEQ ID NO:17序列。
19.一种分离的核酸序列,其包含与SEQ ID NO:17序列有至少大约25%同源性的序列。
20.权利要求19的分离的核酸序列,其包含与SEQ ID NO:17序列有至少大约50%同源性的序列。
21.权利要求19的分离的核酸序列,其包含与SEQ ID NO:17序列有至少大约80%同源性的序列。
22.权利要求19的分离的核酸序列,其包含与SEQ ID NO:17序列有至少大约90%同源性的序列。
23.一种分离的核酸序列,其在杂交条件下与SEQ ID NO:17核酸杂交。
24.一种分离的核酸序列,其包含SEQ ID NO:18序列。
25.一种分离的核酸序列,其包含SEQ ID NO:19序列。
26.一种分离的核酸序列,其包含SEQ ID NO:20序列。
27.一种分离的核酸序列,其包含SEQ ID NO:21序列。
28.一种分离的核酸序列,其包含与SEQ ID NO:18序列有至少大约25%同源性的序列。
29.权利要求28的分离的核酸序列,其包含与SEQ ID NO:18序列有至少大约50%同源性的序列。
30.权利要求28的分离的核酸序列,其包含与SEQ ID NO:18序列有至少大约80%同源性的序列。
31.权利要求28的分离的核酸序列,其包含与SEQ ID NO:18序列有至少大约90%同源性的序列。
32.一种分离的核酸序列,其包含与SEQ ID NO:19序列有至少大约90%同源性的序列。
33.一种分离的核酸序列,其包含与SEQ ID NO:20序列有至少大约90%同源性的序列。
34.一种分离的核酸序列,其包含与SEQ ID NO:21序列有至少大约90%同源性的序列。
35.一种分离的核酸序列,其在杂交条件下与SEQ ID NO:18核酸杂交。
36.一种分离的核酸序列,其编码相当于SEQ ID NO:22的氨基酸序列。
37.一种分离的蛋白质,其包括包含SEQ ID NO:22的氨基酸序列。
38.一种分离的蛋白质,其包括与SEQ ID NO:22有至少大约35%同源性的氨基酸序列。
39.权利要求38的分离的蛋白质,其中氨基酸序列与SEQ IDNO:22有至少大约50%的同源性。
40.权利要求38的分离的蛋白质,其中氨基酸序列与SEQ IDNO:22有至少大约80%的同源性。
41.一种分离的核酸序列,其编码相当于SEQ ID NO:23的氨基酸序列。
42.一种分离的蛋白质,其包括包含SEQ ID NO:23的氨基酸序列。
43.一种分离的蛋白质,其包括与SEQ ID NO:23有至少大约20%同源性的氨基酸序列。
44.权利要求43的分离的蛋白质,其中氨基酸序列与SEQ IDNO:23有至少大约50%同源性
45.权利要求43的分离的蛋白质,其中氨基酸序列与SEQ IDNO:23有至少大约80%同源性
46.一种纯化至少一种磺基水解酶的方法,包括:
将海藻提取物进行分级分离以获得级分;和
将至少一种级分进行苯基琼脂糖凝胶层析,以获得含有至少一种磺基水解酶的琼脂糖凝胶级分。
47.权利要求46的方法,其中分级分离包括硫酸铵分级分离。
48.权利要求46的方法,还包括将至少一种苯基琼脂糖凝胶层析级分进行DEAE琼脂糖凝胶层析,以获得DEAE琼脂糖凝胶级分。
49.权利要求48的方法,还包括将至少一种DEAE琼脂糖凝胶层析级分进行肝素琼脂糖凝胶层析。
50.一种酶促修饰的化合物,其已通过分离的磺基水解酶修饰,该磺基水解酶基于总蛋白量的纯化水平为至少大约40wt%。
51.权利要求50的化合物,其中化合物包括半乳聚糖。
52.权利要求50的化合物,其中化合物包括角叉菜聚糖。
53.权利要求50的化合物,其中化合物包括包含mu-角叉菜聚糖的角叉菜聚糖。
54.权利要求53的化合物,其中角叉菜聚糖包括至少大约50mol%的mu-角叉菜聚糖。
55.权利要求50的化合物,其中化合物包括琼脂。
56.一种酶促修饰硫酸化的化合物的方法,包括:
将基于总蛋白量的纯化水平为至少大约40wt%的至少一种磺基水解酶,与硫酸化的化合物组合形成反应混合物;
温育此反应混合物,以从硫酸化的化合物中除去硫酸酯基团,形成酶促修饰的化合物。
57.权利要求56的方法,其中基于总蛋白的纯化水平为至少大约70wt%。
58.权利要求56的方法,其中基于总蛋白的纯化水平为至少大约90wt%。
59.权利要求56的方法,其中基于总蛋白的纯化水平为至少大约95wt%。
60.权利要求56的方法,其中温育温度为大约0-60℃。
61.权利要求56的方法,其中温育pH为大约5.5-9.5。
62.权利要求56的方法,其中加入反应混合物中的至少一种磺基水解酶包含于溶液中,浓度为至少大约2-85μg/ml。
63.权利要求56的方法,其中硫酸化的化合物在反应混合物中的浓度为大约0.012-2%(w/v)。
64.权利要求56的方法,其中硫酸化的化合物包括半乳聚糖。
65.权利要求56的方法,其中硫酸化的化合物包括角叉菜聚糖。
66.权利要求56的方法,其中磺基水解酶在硫酸化的化合物中诱导脱水桥形成。
67.权利要求56的方法,其中硫酸化的化合物包括包含nu-角叉菜聚糖的角叉菜聚糖。
68.权利要求67的方法,其中角叉菜聚糖包括至少大约50mol%的nu-角叉菜聚糖。
69.权利要求56的方法,其中硫酸化的化合物包括包含mu-角叉菜聚糖的角叉菜聚糖。
70.权利要求56的方法,其中角叉菜聚糖包括至少大约50mol%的mu-角叉菜聚糖。
71.权利要求56的方法,其中修饰的化合物包括iota-角叉菜聚糖。
72.权利要求56的方法,其中修饰的化合物包括kappa-角叉菜聚糖。
73.权利要求56的方法,其中酶促修饰的化合物包括富有前体的kappa-角叉菜聚糖。
74.权利要求56的方法,其中酶促修饰的化合物包括富有前体的iota-角叉菜聚糖。
75.权利要求56的方法,其中除去硫酸酯包括从半乳聚糖中除去6-硫酸酯基团。
76.权利要求56的方法,其中半乳聚糖包括琼脂。
77.权利要求56的方法,其中除去硫酸酯基团包括将nu-角叉菜聚糖转变为iota-角叉菜聚糖,以形成在一定条件下不凝胶的产物,所述条件为产物在含有0.1M钾的水溶液中浓度为0.7%(w/v),温度为40℃,pH为7。
78.权利要求56的方法,其中磺基水解酶包括6-O-磺基水解酶。
79.权利要求56的方法,其中至少一种磺基水解酶将nu-角叉菜聚糖转变为iota-角叉菜聚糖。
80.权利要求56的方法,其中至少一种磺基水解酶将mu-角叉菜聚糖转变为kappa-角叉菜聚糖。
81.权利要求56的方法,其中磺基水解酶能除去6-O-硫酸酯,以诱导脱水桥形成。
82.一种通过权利要求56的方法形成的产物。
83.一种酶促修饰硫酸化的化合物的方法,包括:
将第一种磺基水解酶与硫酸化的化合物温育,以从硫酸化的化合物中除去硫酸酯基团,形成中间化合物;
接着将第二种磺基水解酶与中间化合物温育,以除去硫酸酯基团,形成酶促修饰的化合物。
84.权利要求83的方法,其中第一种磺基水解酶随机除去硫酸酯。
85.权利要求83的方法,其中第二种磺基水解酶渐进性除去硫酸酯。
86.一种产物,其通过用一种溶液温育硫酸化的化合物产生,所述溶液的蛋白质含量基本由渐进性除去硫酸酯基团的磺基水解酶组成。
87.一种产物,其通过用一种溶液温育硫酸化的化合物产生,所述溶液的蛋白质含量基本由随机除去硫酸酯基团的磺基水解酶组成。
88.一种从海藻中提取nu-和mu-角叉菜聚糖之一的方法,包括:
将海藻分散于含有K2CO3的盐溶液中,形成分散液;
过滤分散液获得液体;
超滤分散液以除去盐;
浓缩液体;
将液体的pH调节为大约8-8.5;
从液体中沉淀nu-和mu-角叉菜聚糖之一。
89.权利要求88的方法,其中海藻包括Spinosum。
90.权利要求88的方法,其中海藻是冻干的,并在分散于盐溶液之前研磨。
91.权利要求88的方法,其中盐溶液还包括KCl溶液。
92.权利要求88的方法,其中KCl的浓度为大约1-1.5M。
93.权利要求88的方法,其中将分散液在过滤之前至少静置大约18小时。
94.权利要求88的方法,其中浓缩大约2-3倍。
95.权利要求88的方法,其中通过加入碱调节液体的pH值。
96.权利要求88的方法,其中沉淀是通过加入异丙醇进行的。
97.权利要求88的方法,其中进行透析直至水的电导率稳定在大约2μS/cm之下。
98.权利要求88的方法,其中在沉淀经透析的nu-和mu-角叉菜聚糖之一后,将nu-和mu-角叉菜聚糖之一冻干并研磨。
99.权利要求88的方法,其中沉淀的经透析的nu-和mu-角叉菜聚糖之一所具有的nu-和mu-之一的含量为大约18-35mol%。
100.权利要求88的方法,其中沉淀的经透析的nu-和mu-角叉菜聚糖之一的分子量为大约700-800kDa。
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