ES2352779A1 - Covalent complexes of lipases with proteins, dna probes, cofactors or other biomolecules - Google Patents
Covalent complexes of lipases with proteins, dna probes, cofactors or other biomolecules Download PDFInfo
- Publication number
- ES2352779A1 ES2352779A1 ES200930242A ES200930242A ES2352779A1 ES 2352779 A1 ES2352779 A1 ES 2352779A1 ES 200930242 A ES200930242 A ES 200930242A ES 200930242 A ES200930242 A ES 200930242A ES 2352779 A1 ES2352779 A1 ES 2352779A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- hydrophobic
- complex according
- lipase
- biomolecule
- complex
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 title claims abstract description 96
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 title claims abstract description 93
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 title claims abstract description 92
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title claims abstract description 64
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 title claims abstract description 56
- 239000000523 sample Substances 0.000 title description 8
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 97
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 45
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims abstract description 32
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims abstract description 32
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000003298 DNA probe Substances 0.000 claims abstract description 12
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 10
- 239000011942 biocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 241001468249 Geobacillus thermocatenulatus Species 0.000 claims description 23
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 15
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 15
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 claims description 12
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 claims description 12
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 11
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 10
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical group O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 7
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 108020003215 DNA Probes Proteins 0.000 claims description 5
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 5
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 5
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 claims description 5
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 5
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 101710120037 Toxin CcdB Proteins 0.000 claims description 4
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 4
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 claims description 3
- 229920001600 hydrophobic polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 3
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 3
- 241000589596 Thermus Species 0.000 claims description 2
- 239000003599 detergent Substances 0.000 abstract description 13
- 230000027455 binding Effects 0.000 abstract description 10
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 abstract description 10
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 9
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract description 7
- 238000001994 activation Methods 0.000 abstract description 7
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 abstract description 7
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010170 biological method Methods 0.000 abstract 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 43
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 9
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 9
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 9
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 7
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 7
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 7
- 108010078791 Carrier Proteins Proteins 0.000 description 5
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 4
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 4
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 150000002118 epoxides Chemical group 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102000003960 Ligases Human genes 0.000 description 3
- 108090000364 Ligases Proteins 0.000 description 3
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 description 3
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 3
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 3
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 3
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 3
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 3
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 3
- 229920001184 polypeptide Polymers 0.000 description 3
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 3
- -1 that is Proteins 0.000 description 3
- GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N triton Chemical compound [3H+] GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N 0.000 description 3
- SHKUUQIDMUMQQK-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(oxiran-2-ylmethoxy)butoxymethyl]oxirane Chemical group C1OC1COCCCCOCC1CO1 SHKUUQIDMUMQQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 102000005575 Cellulases Human genes 0.000 description 2
- 108010084185 Cellulases Proteins 0.000 description 2
- 102000035195 Peptidases Human genes 0.000 description 2
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 2
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XJLXINKUBYWONI-DQQFMEOOSA-N [[(2r,3r,4r,5r)-5-(6-aminopurin-9-yl)-3-hydroxy-4-phosphonooxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl] [(2s,3r,4s,5s)-5-(3-carbamoylpyridin-1-ium-1-yl)-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]methyl phosphate Chemical compound NC(=O)C1=CC=C[N+]([C@@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@H](COP([O-])(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]3[C@H]([C@@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](O3)N3C4=NC=NC(N)=C4N=C3)O)O2)O)=C1 XJLXINKUBYWONI-DQQFMEOOSA-N 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 238000012151 immunohistochemical method Methods 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- VPKDCDLSJZCGKE-UHFFFAOYSA-N methanediimine Chemical compound N=C=N VPKDCDLSJZCGKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 108091008146 restriction endonucleases Proteins 0.000 description 2
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 2
- WTWSHHITWMVLBX-DKWTVANSSA-M sodium;(2s)-2-aminobutanedioate;hydron Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)[C@@H](N)CC(O)=O WTWSHHITWMVLBX-DKWTVANSSA-M 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 108010072641 thermostable lipase Proteins 0.000 description 2
- PVVVEHXCVQRLOC-AKSHDPDZSA-N (2r,3r,4s,5s,6r)-2-[(2s,3s,4s,5r)-3,4-dihydroxy-2,5-bis(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]oxy-6-(hydroxymethyl)oxane-3,4,5-triol;dodecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCC(O)=O.O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 PVVVEHXCVQRLOC-AKSHDPDZSA-N 0.000 description 1
- HPILSDOMLLYBQF-UHFFFAOYSA-N 2-[1-(oxiran-2-ylmethoxy)butoxymethyl]oxirane Chemical compound C1OC1COC(CCC)OCC1CO1 HPILSDOMLLYBQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OICYSELJMVVCPK-UHFFFAOYSA-N 3-(1-methylpyrrolidin-2-yl)pyridine;phosphono dihydrogen phosphate;7h-purin-6-amine Chemical compound OP(O)(=O)OP(O)(O)=O.NC1=NC=NC2=C1NC=N2.CN1CCCC1C1=CC=CN=C1 OICYSELJMVVCPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 3-(dimethylamino)propyliminomethylidene-ethylazanium;chloride Chemical compound Cl.CCN=C=NCCCN(C)C FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-N Adenosine triphosphate Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OP(O)(O)=O)[C@@H](O)[C@H]1O ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-N 0.000 description 1
- 108010032595 Antibody Binding Sites Proteins 0.000 description 1
- 241000203069 Archaea Species 0.000 description 1
- 241000222120 Candida <Saccharomycetales> Species 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 102000004031 Carboxy-Lyases Human genes 0.000 description 1
- 108090000489 Carboxy-Lyases Proteins 0.000 description 1
- 241000700199 Cavia porcellus Species 0.000 description 1
- 241000192731 Chloroflexus aurantiacus Species 0.000 description 1
- 241001503799 Deferribacter desulfuricans Species 0.000 description 1
- 108020005199 Dehydrogenases Proteins 0.000 description 1
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000283074 Equus asinus Species 0.000 description 1
- 241000193385 Geobacillus stearothermophilus Species 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 102000004366 Glucosidases Human genes 0.000 description 1
- 108010056771 Glucosidases Proteins 0.000 description 1
- 102000003886 Glycoproteins Human genes 0.000 description 1
- 108090000288 Glycoproteins Proteins 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 description 1
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 108010058683 Immobilized Proteins Proteins 0.000 description 1
- 108060003951 Immunoglobulin Proteins 0.000 description 1
- 102000004195 Isomerases Human genes 0.000 description 1
- 108090000769 Isomerases Proteins 0.000 description 1
- 241000192130 Leuconostoc mesenteroides Species 0.000 description 1
- 101710098554 Lipase B Proteins 0.000 description 1
- 241001105696 Marinithermus hydrothermalis Species 0.000 description 1
- BAWFJGJZGIEFAR-NNYOXOHSSA-N NAD zwitterion Chemical compound NC(=O)C1=CC=C[N+]([C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](COP([O-])(=O)OP(O)(=O)OC[C@@H]3[C@H]([C@@H](O)[C@@H](O3)N3C4=NC=NC(N)=C4N=C3)O)O2)O)=C1 BAWFJGJZGIEFAR-NNYOXOHSSA-N 0.000 description 1
- 108091007491 NSP3 Papain-like protease domains Proteins 0.000 description 1
- 241000321817 Nasa Species 0.000 description 1
- 108020004711 Nucleic Acid Probes Proteins 0.000 description 1
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 108090000854 Oxidoreductases Proteins 0.000 description 1
- 102000004316 Oxidoreductases Human genes 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000009328 Perro Species 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 102000001253 Protein Kinase Human genes 0.000 description 1
- 241000589774 Pseudomonas sp. Species 0.000 description 1
- 241000205156 Pyrococcus furiosus Species 0.000 description 1
- 241000531165 Pyrodictium abyssi Species 0.000 description 1
- 102000007056 Recombinant Fusion Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010008281 Recombinant Fusion Proteins Proteins 0.000 description 1
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 1
- 241000194017 Streptococcus Species 0.000 description 1
- 241000194019 Streptococcus mutans Species 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 241000282898 Sus scrofa Species 0.000 description 1
- 241000205188 Thermococcus Species 0.000 description 1
- 241000340175 Thermodesulfobacterium hydrogeniphilum Species 0.000 description 1
- 241000589500 Thermus aquaticus Species 0.000 description 1
- 241000589499 Thermus thermophilus Species 0.000 description 1
- 102000004357 Transferases Human genes 0.000 description 1
- 108090000992 Transferases Proteins 0.000 description 1
- XCCTYIAWTASOJW-XVFCMESISA-N Uridine-5'-Diphosphate Chemical compound O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(O)=O)O[C@H]1N1C(=O)NC(=O)C=C1 XCCTYIAWTASOJW-XVFCMESISA-N 0.000 description 1
- GCSPRLPXTPMSTL-IBDNADADSA-N [(2s,3r,4s,5s,6r)-2-[(2s,3s,4s,5r)-3,4-dihydroxy-2,5-bis(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]-3,4,5-trihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl] dodecanoate Chemical group CCCCCCCCCCCC(=O)O[C@@]1([C@]2(CO)[C@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O GCSPRLPXTPMSTL-IBDNADADSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005576 amination reaction Methods 0.000 description 1
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002785 anti-thrombosis Effects 0.000 description 1
- 239000003146 anticoagulant agent Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 210000003719 b-lymphocyte Anatomy 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000036983 biotransformation Effects 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 150000001718 carbodiimides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 125000003636 chemical group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 238000005285 chemical preparation method Methods 0.000 description 1
- 210000000349 chromosome Anatomy 0.000 description 1
- 239000005515 coenzyme Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 210000000805 cytoplasm Anatomy 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 125000002228 disulfide group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 125000003147 glycosyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 102000018358 immunoglobulin Human genes 0.000 description 1
- 229940072221 immunoglobulins Drugs 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 230000009878 intermolecular interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000019626 lipase activity Nutrition 0.000 description 1
- 235000018977 lysine Nutrition 0.000 description 1
- 150000002669 lysines Chemical class 0.000 description 1
- 210000003712 lysosome Anatomy 0.000 description 1
- 230000001868 lysosomic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- BORTXUKGEOWSPS-UHFFFAOYSA-N n-dimethylboranylmethanamine Chemical compound CNB(C)C BORTXUKGEOWSPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930027945 nicotinamide-adenine dinucleotide Natural products 0.000 description 1
- 230000009871 nonspecific binding Effects 0.000 description 1
- 239000002853 nucleic acid probe Substances 0.000 description 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 1
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 1
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 1
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002018 overexpression Effects 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 210000000496 pancreas Anatomy 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N periodic acid Chemical compound OI(=O)(=O)=O KHIWWQKSHDUIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 230000026731 phosphorylation Effects 0.000 description 1
- 238000006366 phosphorylation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 108060006633 protein kinase Proteins 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000012064 sodium phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 230000003381 solubilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 150000003573 thiols Chemical class 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/11—DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
- C12N15/62—DNA sequences coding for fusion proteins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
- C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
- C12N11/08—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
- C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
- C12N11/06—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier attached to the carrier via a bridging agent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
- C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
- C12N11/10—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a carbohydrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/14—Hydrolases (3)
- C12N9/16—Hydrolases (3) acting on ester bonds (3.1)
- C12N9/18—Carboxylic ester hydrolases (3.1.1)
- C12N9/20—Triglyceride splitting, e.g. by means of lipase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K2319/00—Fusion polypeptide
- C07K2319/20—Fusion polypeptide containing a tag with affinity for a non-protein ligand
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Complejos covalentes de lipasas con proteínas, sondas de ADN, cofactores u otras biomoléculas. Complejos que comprenden lipasas unidas covalentemente, a través de regiones no involucradas en su centro activo, a biomoléculas de interés (proteínas, como enzimas, anticuerpos o proteínas A o G, cofactores o sondas de ADN). Los complejos se pueden inmovilizar a través del centro activo intacto de las lipasas sobre todo tipo de soportes hidrofóbicos sin necesidad de realizar modificaciones o activaciones en los mismos. La unión de la lipasa a los soportes hidrofóbicos es reversible, lo que permite la inmovilización reversible de los complejos. La invención proporciona dos métodos, químico y biológico, de preparación de estos complejos y un método de inmovilización de los mismos. Estos complejos inmovilizados pueden tener aplicaciones en la industria, en el laboratorio o en diagnóstico, debido a su uso potencial como biocatalizadores o como biosensores. El método químico comprende la adsorción de la lipasa a un soporte hidrofóbico poroso, la conjugación de la lipasa así adsorbida con la biomolécula y desorber este complejo del soporte mediante el uso de detergentes. El método biológico comprende la inserción del gen de la biomolécula en un plásmido conteniendo el gen de la lipasa, en un microorganismo, para que éste exprese la lipasa fusionada a la biomolécula. La inmovilización reversible de los complejos creados a partir de cualquiera de los dos métodos se puede realizar en soportes hidrofóbicos no porosos.Covalent complexes of lipases with proteins, DNA probes, cofactors, or other biomolecules. Complexes that comprise lipases covalently linked, through regions not involved in their active center, to biomolecules of interest (proteins, such as enzymes, antibodies or proteins A or G, cofactors or DNA probes). The complexes can be immobilized through the intact active center of the lipases on all types of hydrophobic supports without the need to carry out modifications or activations on them. The binding of lipase to hydrophobic scaffolds is reversible, allowing reversible immobilization of the complexes. The invention provides two methods, chemical and biological, of preparing these complexes and a method of immobilizing them. These immobilized complexes may have applications in industry, in the laboratory, or in diagnosis, due to their potential use as biocatalysts or biosensors. The chemical method comprises the adsorption of the lipase to a porous hydrophobic support, the conjugation of the thus adsorbed lipase with the biomolecule and desorbing this complex from the support by using detergents. The biological method comprises inserting the biomolecule gene into a plasmid containing the lipase gene, in a microorganism, so that it expresses the lipase fused to the biomolecule. Reversible immobilization of the complexes created from either of the two methods can be performed on non-porous hydrophobic supports.
Description
Complejos covalentes de lipasas con proteínas, sondas de ADN, cofactores u otras biomoléculas.Covalent complexes of lipases with proteins, DNA probes, cofactors or other biomolecules.
La presente invención se encuadra en el campo de la bioquímica y la biología molecular y se refiere a unos complejos que comprenden lipasas unidas covalentemente, a través de regiones no involucradas en su centro activo, a biomoléculas de interés (proteínas u otras biomoléculas). Los complejos se pueden inmovilizar posteriormente a través del centro activo intacto de las lipasas sobre todo tipo de soportes hidrofóbicos. También se refiere a dos métodos, químico y biológico, de preparación de estos complejos y a un método de inmovilización de los mismos. Estos complejos inmovilizados pueden tener aplicaciones en la industria, en el laboratorio o en diagnóstico, debido a su uso potencial como biocatalizadores o como biosensores.The present invention falls within the field of biochemistry and molecular biology and refers to complexes comprising covalently linked lipases, across regions not involved in its active center, to biomolecules of interest (proteins or other biomolecules). The complexes can be subsequently immobilize through the intact active center of the lipases on all types of hydrophobic supports. Also refers to two methods, chemical and biological, of preparing these complexes and a method of immobilization thereof. These Fixed assets may have applications in the industry, in the laboratory or in diagnosis, due to its potential use as biocatalysts or as biosensors.
La inmovilización de biomoléculas de interés industrial o biomédico es, en muchos casos, una etapa necesaria en el desarrollo de biocatalizadores y de biosensores. La mayoría de los soportes disponibles para tal fin son de naturaleza hidrofóbica, como por ejemplo, la mayoría de las partículas magnéticas comerciales (como los núcleos de ferrita recubiertos de poliestireno), los nanotubos de carbono, las placas multipocillo, algunas placas para preparar arrays, etc. Sin embargo, la inmovilización de proteínas y otras biomoléculas sobre estas superficies hidrofóbicas genera una serie de problemas, como la inactivación de la biomacromolécula (Mateo, C., et al., 2002, Biotechnology Progress, 18:3, 629-634). Además, este tipo de soportes podrían adsorber de forma inespecífica analitos, lo que dificulta su empleo como biosensores. Algunas de estas nanoestructuras se derivatizan con dificultad, incluso una vez derivatizadas no se pueden manipular fácilmente. Es el caso de las nanopartículas magnéticas, que pueden agregar en presencia de codisolventes, alta fuerza iónica, reactivos polifuncionales, etc. Solucionar estos inconvenientes supondría la posibilidad de aplicar, en la industria o en diagnóstico, estas biomacromoléculas inmovilizadas.The immobilization of biomolecules of industrial or biomedical interest is, in many cases, a necessary stage in the development of biocatalysts and biosensors. Most of the supports available for this purpose are hydrophobic in nature, such as most commercial magnetic particles (such as polystyrene-coated ferrite cores), carbon nanotubes, multiwell plates, some arrays , etc. However, the immobilization of proteins and other biomolecules on these hydrophobic surfaces generates a number of problems, such as the inactivation of the biomachromolecule (Mateo, C., et al ., 2002, Biotechnology Progress , 18: 3, 629-634). In addition, this type of supports could adsorb analytes in a non-specific way, which makes it difficult to use them as biosensors. Some of these nanostructures are derivatized with difficulty, even once derivatized they cannot be easily manipulated. This is the case of magnetic nanoparticles, which can be added in the presence of co-solvents, high ionic strength, polyfunctional reagents, etc. Solving these inconveniences would imply the possibility of applying, in the industry or in diagnosis, these immobilized biomachromolecules.
Por otro lado, el desarrollo de técnicas de inmovilización reversibles aportaría una serie de ventajas en la inmovilización de biomoléculas. Por ejemplo, cuando el soporte es muy caro o el reactor muy complejo, la posibilidad de reutilización sería interesante (You, C., et al., 2009, Talanta, 78:3, 705-710).On the other hand, the development of reversible immobilization techniques would provide a series of advantages in the immobilization of biomolecules. For example, when the support is very expensive or the reactor very complex, the possibility of reuse would be interesting (You, C., et al ., 2009, Talanta , 78: 3, 705-710).
Se han desarrollado métodos de inmovilización covalente de biomoléculas sobre carriers y membranas en presencia de His-Tag, cuyos residuos de aminoácidos están directamente implicados en la unión covalente. Para aumentar la probabilidad de inmovilización se puede incrementar la hidrofobicidad de la membrana (EP0991944 A1).Methods of covalent immobilization of biomolecules on carriers and membranes have been developed in the presence of His-Tag, whose amino acid residues are directly involved in covalent binding. To increase the probability of immobilization, the hydrophobicity of the membrane can be increased (EP0991944 A1).
Por otro lado, la unión no específica de las biomoléculas a los nanotubos de carbono se puede superar mediante la unión de las proteínas diana a cadenas de óxido de polietileno presentes en los nanotubos (Robert J. Chen, 2003, PNAS, 100:9, 4984-4989).On the other hand, the non-specific binding of biomolecules to carbon nanotubes can be overcome by binding the target proteins to polyethylene oxide chains present in the nanotubes (Robert J. Chen, 2003, PNAS , 100: 9, 4984-4989).
Otra aproximación es el recubrimiento de las nanopartículas con sílice para la unión de biomoléculas activas, como anticuerpos, enzimas o nucleótidos, para marcar células, detectar y/o aislar moléculas de ácidos nucleicos que tienen secuencias nucleotídicas específicas, etc. (WO03089906 A2).Another approach is the coating of nanoparticles with silica for the binding of active biomolecules, as antibodies, enzymes or nucleotides, to mark cells, detect and / or isolate nucleic acid molecules that have specific nucleotide sequences, etc. (WO03089906 A2).
La regeneración de cofactores como NAD, NADP, NADPH, ATP, UDP, etc., es un problema en el diseño de multitud de biotransformaciones. Una solución pasa por la inmovilización del cofactor en nanopartículas no porosas, usando las enzimas implicadas en el proceso también en este tipo de soporte (Liu, W., et al., 2009, Journal of Biotechnology, 139:1, 102-107). No obstante, sería necesario disponer de cofactores inmovilizados en partículas de forma reversible, de manera que se simplifiquen los sistemas de reciclado de estas moléculas.The regeneration of cofactors such as NAD, NADP, NADPH, ATP, UDP, etc., is a problem in the design of a multitude of biotransformations. One solution involves immobilization of the cofactor in non-porous nanoparticles, using the enzymes involved in the process also in this type of support (Liu, W., et al ., 2009, Journal of Biotechnology , 139: 1, 102-107) . However, it would be necessary to have reversible immobilized cofactors in particles, so as to simplify the recycling systems of these molecules.
En el caso de las enzimas, en aquellas que deben actuar sobre sustratos insolubles (como celulasas o proteasas), sería interesante el uso de nanopartículas no porosas para inmovilizar grandes cantidades de estas enzimas en la superficie del soporte y poder realizar este tipo de reacciones. Sin embargo, su pequeño tamaño hace que su manejo sea complicado. El uso de partículas magnéticas sería una simplificación, pero dado su elevado precio es un sistema de difícil uso a corto plazo. Además, la mayoría de las nanopartículas que son estables son hidrofóbicas, lo que provoca su agregación y la posible inactivación de las biomacromoléculas inmovilizadas sobre ellas.In the case of enzymes, in those that should act on insoluble substrates (such as cellulases or proteases), it would be interesting to use non-porous nanoparticles to immobilize large amounts of these enzymes on the surface of the support and be able to perform this type of reactions. However, their Small size makes handling difficult. The use of magnetic particles would be a simplification, but given its high Price is a system of difficult use in the short term. Besides, the most nanoparticles that are stable are hydrophobic, which which causes its aggregation and the possible inactivation of biomachromolecules immobilized on them.
Las lipasas presentan una gran afinidad por las superficies hidrofóbicas (Bastida, A., et al., 1998, Biotechnology and Bioengineering, 58:5, 486-493) y existen en la naturaleza en dos conformaciones. Tienen su centro activo en un bolsillo extremadamente hidrofóbico y realizan sus funciones en la interfase de las gotas de sus sustratos (gotas de aceite). En medios acuosos homogéneos, la forma mayoritaria de las lipasas es aquella en la que el centro activo se encuentra aislado del medio por una cadena polipeptídica llamada "lid", siendo considerada inactiva. En presencia de superficies hidrofóbicas, las lipasas sufren un cambio conformacional, adsorbiéndose a ellas a través de la cara interna del lid (que es hidrofóbica) y de las zonas hidrofóbicas que rodean al centro activo, lo que conduce a una fuerte adsorción. Un ejemplo de ello es que las lipasas pueden exponerse a concentraciones del 30-40% de codisolventes orgánicos sin que sean liberadas al medio. Sin embargo, a pesar de esta gran afinidad por los soportes hidrofóbicos, éstos pueden ser fácilmente recuperados sin necesidad de inducir en ellos modificaciones, sino simplemente lavándolos con altas concentraciones de detergentes, que son capaces de liberar las lipasas (Bastida, A., et al., 1998, Biotechnology and Bioengineering, 58:5, 486-493).Lipases have a great affinity for hydrophobic surfaces (Bastida, A., et al ., 1998, Biotechnology and Bioengineering , 58: 5, 486-493) and exist in nature in two conformations. They have their active center in an extremely hydrophobic pocket and perform their functions at the interface of the drops of their substrates (oil drops). In homogeneous aqueous media, the majority form of lipases is that in which the active center is isolated from the medium by a polypeptide chain called "lid", being considered inactive. In the presence of hydrophobic surfaces, lipases undergo a conformational change, adsorbing them through the inner face of the lid (which is hydrophobic) and the hydrophobic areas surrounding the active center, which leads to strong adsorption. An example of this is that lipases can be exposed to concentrations of 30-40% organic cosolvents without being released into the environment. However, despite this great affinity for hydrophobic supports, they can be easily recovered without the need to induce modifications, but simply by washing them with high concentrations of detergents, which are capable of releasing lipases (Bastida, A., et al ., 1998, Biotechnology and Bioengineering , 58: 5, 486-493).
El desarrollo de métodos sencillos de inmovilización de biomoléculas sobre nanoestructuras y otros soportes hidrofóbicos es fundamental para poder llevar a cabo las aplicaciones de las mismas. Estos métodos deben permitir la unión selectiva de la biomolécula de interés, es decir, sin que existan interacciones inespecíficas con otras moléculas, ya que de otra manera sus aplicaciones como biocatalizadores o como biosensores se encontrarían muy limitadas. Además, en algunos casos sería interesante que estos métodos permitieran la reutilización del soporte una vez que ha sido utilizado.The development of simple methods of immobilization of biomolecules on nanostructures and others hydrophobic supports is essential to carry out the applications thereof. These methods should allow union selective of the biomolecule of interest, that is, without existing nonspecific interactions with other molecules, since other way its applications as biocatalysts or as biosensors are They would find very limited. In addition, in some cases it would be interesting that these methods allowed the reuse of Support once it has been used.
La presente invención proporciona unos complejos que comprenden lipasas unidas covalentemente, a través de regiones no involucradas en su centro activo, a biomoléculas de interés (proteínas u otras biomoléculas). Los complejos se pueden inmovilizar posteriormente a través del centro activo intacto de las lipasas sobre todo tipo de soportes hidrofóbicos. También se refiere a dos métodos, químico y biológico, de preparación de estos complejos y a un método de inmovilización de los mismos. Estos complejos inmovilizados pueden tener aplicaciones en la industria, en el laboratorio o en diagnóstico, debido a su uso potencial como biocatalizadores o como biosensores.The present invention provides complexes comprising covalently linked lipases, across regions not involved in its active center, to biomolecules of interest (proteins or other biomolecules). The complexes can be subsequently immobilize through the intact active center of the lipases on all types of hydrophobic supports. Also refers to two methods, chemical and biological, of preparing these complexes and a method of immobilization thereof. These Fixed assets may have applications in the industry, in the laboratory or in diagnosis, due to its potential use as biocatalysts or as biosensors.
La lipasa actúa como proteína transportadora y se inmoviliza por activación interfacial sobre partículas magnéticas hidrofóbicas u otros soportes hidrofóbicos sin necesidad de realizar ningún tipo de modificación o activación previa de los soportes. De manera que, una vez unida la biomolécula a la lipasa, se puede llevar a cabo la inmovilización de este complejo sobre un soporte hidrofóbico evitando la inactivación de la biomolécula, al ser la lipasa la que se adsorbe por interacción interfacial sobre la nanopartícula hidrofóbica. La inmovilización de la lipasa es rápida, intensa, reversible y se puede realizar en condiciones experimentales suaves. Una vez utilizadas las nanoestructuras o soportes hidrofóbicos, se pueden recuperar desorbiendo los complejos con altas concentraciones de detergente, permitiendo así la reutilización de los soportes para la adsorción de nuevos complejos.Lipase acts as a transporter protein and it is immobilized by interfacial activation on magnetic particles hydrophobic or other hydrophobic supports without the need to perform No modification or previous activation of the supports. From so that once the biomolecule is attached to the lipase, it can be carry out the immobilization of this complex on a support hydrophobic avoiding the inactivation of the biomolecule, being the lipase which is adsorbed by interfacial interaction on the hydrophobic nanoparticle Lipase immobilization is rapid, Intense, reversible and can be performed in conditions Soft experimental Once the nanostructures have been used or hydrophobic supports, can be recovered by desorbing the complexes with high concentrations of detergent, thus allowing reuse of the supports for the adsorption of new complex.
Los complejos son sencillos de preparar, tanto por métodos químicos como biológicos. Además, esta inmovilización de las biomoléculas sobre las superficies, incluso cuando éstas son pequeñas, se puede cuantificar siguiendo la actividad catalítica de la lipasa transportadora. El hecho de que la proteína transportadora, es decir, la lipasa, posea una alta actividad catalítica hacia substratos sintéticos facilita la cuantificación de cantidades muy pequeñas de biomoléculas (del orden de microgramos) que se inmovilizan sobre las superficies de las nanoestructuras.The complexes are simple to prepare, both by chemical methods as biological. In addition, this immobilization of biomolecules on surfaces, even when they are small, can be quantified following the catalytic activity of The transport lipase. The fact that the protein transporter, that is, lipase, has a high activity catalytic towards synthetic substrates facilitates the quantification of very small amounts of biomolecules (of the order of micrograms) that are immobilized on the surfaces of the nanostructures.
La inmovilización de biomoléculas sobre soportes hidrofóbicos mediante el método proporcionado por la presente invención reduce las interacciones inespecíficas indeseadas e incluso podría permitir la estabilización, por unión covalente multipuntual, de las enzimas sobre las lipasas rígidas transportadoras.The immobilization of biomolecules on supports hydrophobic by the method provided herein invention reduces unwanted unspecific interactions and it could even allow stabilization, by covalent bonding multi-point, of enzymes on rigid lipases Conveyors
Por tanto, un primer aspecto de la invención se refiere a un complejo, de ahora en adelante "complejo de la invención", que comprende una lipasa unida covalentemente a una biomolécula.Therefore, a first aspect of the invention is refers to a complex, from now on "complex of the invention ", which comprises a lipase covalently linked to a biomolecule
En la presente descripción se entiende por "lipasa" la enzima presente en los lisosomas y liberada por el páncreas, encargada de la descomposición de las grasas o lípidos en ácidos grasos. Una "biomolécula" es cualquier molécula orgánica constituyente de los seres vivos, como por ejemplo, pero sin limitarnos, glúcidos, lípidos, proteínas, cofactores o ácidos nucleicos; en la presente descripción también se incluyen dentro de las biomoléculas las sondas de ácidos nucleicos.This description means "lipase" the enzyme present in lysosomes and released by the pancreas, responsible for the breakdown of fats or lipids in fatty acids. A "biomolecule" is any organic molecule constituent of living beings, as for example, but without limit ourselves, carbohydrates, lipids, proteins, cofactors or acids nucleic; in this description they are also included within biomolecules nucleic acid probes.
En una realización preferida de este aspecto de la invención, la lipasa procede de un microorganismo termófilo, y en una realización más preferida el microorganismo termófilo es Bacillus thermocatenulatus o Thermus thermophillus.In a preferred embodiment of this aspect of the invention, the lipase is derived from a thermophilic microorganism, and in a more preferred embodiment the thermophilic microorganism is Bacillus thermocatenulatus or Thermus thermophillus .
Aunque cualquier lipasa capaz de adsorberse fuertemente a superficies hidrofóbicas podría ser utilizada en la presente invención, cuanto más estable sea la lipasa mayor será el rango de condiciones en las que ésta podrá utilizarse y más variedad de modificaciones químicas se podrán realizar sobre la misma para optimizar la inmovilización de la biocromolécula. Además, cuanto mayor sea la rigidez de la molécula de lipasa, mayor será la posibilidad de estabilizar la biomolécula a la que se una por unión covalente multipuntual. Por ello, las lipasas de la presente invención preferiblemente proceden de microorganismos termófilos, que se definen como aquellos microorganismos que viven y se desarrollan bajo condiciones de temperatura extremas, es decir, superiores a 45ºC, cuya temperatura óptima se encuentra entre los 50 y 75ºC y su temperatura máxima entre 80 y 113ºC. Ejemplos de microorganismos termófilos podrían ser, pero sin limitarnos, Pyrococcus furiosus, Thermus aquaticus, Thermus thermophilus, Chloroflexus aurantiacus, Thermococcus litorales, Pyrodictium abyssi (archaea), Bacillus stearothermophilus, Rhodotermus obamensis, Marinithermus hydrothermalis, Deferribacter desulfuricans, Thermodesulfobacterium hydrogeniphilum o Bacillus thermocatenulatus.Although any lipase capable of adsorbing strongly to hydrophobic surfaces could be used in the present invention, the more stable the lipase, the greater the range of conditions under which it can be used and more variety of chemical modifications can be made on it to optimize the immobilization of the biochromolecule. In addition, the higher the stiffness of the lipase molecule, the greater the possibility of stabilizing the biomolecule to which it is joined by covalent multipoint binding. Therefore, the lipases of the present invention preferably come from thermophilic microorganisms, which are defined as those microorganisms that live and develop under extreme temperature conditions, that is, above 45 ° C, whose optimum temperature is between 50 and 75 ° C and its maximum temperature between 80 and 113ºC. Examples of thermophilic microorganisms could be but is not limited thereto, Pyrococcus furiosus, Thermus aquaticus, Thermus thermophilus, Chloroflexus aurantiacus, coastal Thermococcus, Pyrodictium abyssi (archaea), Bacillus stearothermophilus, Rhodotermus obamensis, Marinithermus hydrothermalis, Deferribacter desulfuricans, Thermodesulfobacterium hydrogeniphilum or Bacillus thermocatenulatus.
Se entiende por "unión covalente" el enlace en el que los átomos de dos elementos no metálicos se mantienen unidos gracias a que comparten dos electrones. En la presente invención, las uniones covalentes entre las lipasas y las biomoléculas se realizan a través de regiones no involucradas en el centro activo de la lipasa, así se mantiene el centro activo intacto para posteriormente inmovilizar el complejo sobre un soporte hidrofóbico."Covalent union" means the link in which the atoms of two non-metallic elements remain united because they share two electrons. At the moment invention, covalent junctions between lipases and Biomolecules are made through regions not involved in the lipase active center, thus keeping the active center intact to subsequently immobilize the complex on a support hydrophobic.
En otra realización preferida de este aspecto de la invención, la biomolécula del complejo de la invención es una proteína. En una realización más preferida la proteína es un anticuerpo. En otra realización preferida la proteína es: proteína A o proteína G. En otra realización preferida la proteína es una enzima.In another preferred embodiment of this aspect of the invention, the biomolecule of the complex of the invention is a protein. In a more preferred embodiment the protein is a antibody. In another preferred embodiment the protein is: protein A or protein G. In another preferred embodiment the protein is a enzyme.
Se entiende por "proteína o péptido" cualquier macromolécula formada por cadenas lineales de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos, ya tenga función estructural, reguladora, catalizadora o enzimática, transportadora, defensiva o contráctil. Se incluyen dentro de esta definición tanto las proteínas simples (constituidas únicamente por aminoácidos) como las conjugadas (constituidas por aminoácidos y grupos prostéticos). Ejemplos de proteínas son, pero sin limitarnos, las hormonas, los anticuerpos, las enzimas, los receptores, etc.It is understood as "protein or peptide" any macromolecule formed by linear chains of amino acids joined by peptide bonds, already have a structural function, regulatory, catalytic or enzymatic, transporter, defensive or contractible. This definition includes both simple proteins (consisting only of amino acids) such as conjugates (consisting of amino acids and prosthetic groups). Examples of proteins are, but not limited to, hormones, antibodies, enzymes, receptors, etc.
En esta descripción se entiende por "anticuerpos o inmunoglobulinas" aquellas glucoproteínas producidas por los linfocitos B en respuesta a un antígeno. El anticuerpo típico está constituido por unidades estructurales básicas, cada una de ellas con dos grandes cadenas pesadas y dos cadenas ligeras de menor tamaño. Aunque la estructura general de todos los anticuerpos es muy semejante, una pequeña región es extremadamente variable, lo cual permite la existencia de millones de anticuerpos, cada uno con un extremo ligeramente distinto. Esta parte de la proteína, llamada región hipervariable, es la que confiere al anticuerpo la especificidad de unión a su antígeno.This description means "antibodies or immunoglobulins" those glycoproteins produced by B lymphocytes in response to an antigen. He typical antibody consists of structural units basic, each with two large heavy chains and two light chains of smaller size. Although the general structure of All antibodies is very similar, a small region is extremely variable, which allows the existence of millions of antibodies, each with a slightly different end. This part of the protein, called hypervariable region, is what gives the antibody the specificity of binding to its antigen.
La unión de la lipasa a un anticuerpo se puede realizar a través de su cadena glicosílica (tras su oxidación con perdiodato), por reacción con los grupos amino de las lisinas de la lipasa. Esta inmovilización mantiene la capacidad del anticuerpo para reconocer su antígeno.Lipase binding to an antibody can be perform through its glycosyl chain (after oxidation with periodate), by reaction with the amino groups of the lysines of the lipase This immobilization maintains the ability of the antibody to recognize its antigen.
La proteína A es un polipéptido de 42.000 daltons constituyente habitual de la pared celular de Staphilococcus aureus, tiene cuatro lugares de unión a los anticuerpos, sin embargo, sólo se puede usar uno a la vez. La proteína A es bifuncional, permitiendo la formación de complejos multiméricos. Cualquier anticuerpo tiene al menos dos lugares de unión a la proteína A. Debido a estas propiedades, la proteína A es capaz de reconocer anticuerpos de diferentes especies, como humanos, burro, conejo, perro, cerdo o cobaya, y con una menor afinidad, pero aún útil, por anticuerpos de ratón, vaca o caballo, entre otros, por lo que se ha empleado en muchos métodos inmunohistoquímicos. La proteína A se purifica tanto de fuentes naturales (S. aureus) como a partir de sistemas de sobreexpresión de proteínas recombinantes. La proteína G es un polipétptido de entre 30.000 y 35.000 daltons aislado de la pared celular del estreptococo beta-hemolítico de las cepas C o G. Tiene una afinidad por los anticuerpos diferente a la de la proteína A por lo que se complementa con ella, siendo asimismo útil para los métodos inmunohistoquímicos. Las proteínas A y G unidas a una lipasa e inmovilizadas sobre partículas magnéticas o nanotubos hidrofóbicos, o en general sobre cualquier soporte hidrofóbico, son útiles tanto para la purificación de anticuerpos (utilizándose en mezclas conteniendo incluso sólidos en suspensión) como para la inmovilización orientada de anticuerpos y su uso como biosensores.Protein A is a 42,000 Dalton polypeptide that is a common constituent of the Staphilococcus aureus cell wall, has four antibody binding sites, however, only one can be used at a time. Protein A is bifunctional, allowing the formation of multimeric complexes. Any antibody has at least two binding sites to protein A. Due to these properties, protein A is capable of recognizing antibodies of different species, such as humans, donkey, rabbit, dog, pig or guinea pig, and with a lower affinity, but still useful, for mouse, cow or horse antibodies, among others, so it has been used in many immunohistochemical methods. Protein A is purified from both natural sources ( S. aureus ) and from recombinant protein overexpression systems. Protein G is a polypeptide of between 30,000 and 35,000 daltons isolated from the cell wall of beta-hemolytic streptococcus of strains C or G. It has an affinity for antibodies different from that of protein A so it is complemented with it, being also useful for immunohistochemical methods. Proteins A and G bound to a lipase and immobilized on magnetic particles or hydrophobic nanotubes, or in general on any hydrophobic support, are useful both for the purification of antibodies (used in mixtures containing even suspended solids) and for the oriented immobilization of antibodies and their use as biosensors.
Las "enzimas" son las sustancias de naturaleza proteica que catalizan reacciones químicas, cuando es termodinámicamente posible, disminuyendo el nivel de la "energía de activación" propia de las reacciones. Estas enzimas pueden ser, pero sin limitarnos, oxidorreductasas, transferasas, hidrolasas, isomerasas, Nasas o ligasas. Ejemplos de enzimas podrían ser, pero sin limitarnos, deshidrogenasas, quinasas, glucosidasas, descarboxilasas, sintetasas, etc. Existen enzimas que actúan sobre sustratos o cofactores insolubles, ejemplos de ellos son, sin limitarnos, celulasas o proteasas. Las enzimas que forman parte del complejo de la invención son, preferiblemente, enzimas que actúan sobre sustratos o cofactores insolubles."Enzymes" are the substances of protein nature that catalyze chemical reactions, when it is thermodynamically possible, decreasing the level of "energy of activation "own reactions. These enzymes can be, but not limited to, oxidoreductases, transferases, hydrolases, isomerases, nasas or ligases. Examples of enzymes could be, but not limited to, dehydrogenases, kinases, glucosidases, decarboxylases, synthetases, etc. There are enzymes that act on insoluble substrates or cofactors, examples of them are, without limit ourselves, cellulases or proteases. The enzymes that are part of the complex of the invention are preferably enzymes that act on insoluble substrates or cofactors.
En otra realización preferida la biomolécula del complejo de la invención es un cofactor. En una realización más preferida el cofactor se selecciona de la lista que comprende: NAD(P)^{+}, NAD(P)H, ATP, ADP o FAD. En otra realización preferida la biomolécula es una sonda de ADN.In another preferred embodiment the biomolecule of the complex of the invention is a cofactor. In one more embodiment Preferred the cofactor is selected from the list comprising: NAD (P) +, NAD (P) H, ATP, ADP or FAD. In another preferred embodiment the biomolecule is a probe of DNA
Se entiende por "cofactor" cualquier componente no proteico, termoestable y de bajo peso molecular, necesario para la acción de una enzima, ya sean iones metálicos o moléculas orgánicas o coenzimas. Ejemplos de cofactores son, pero sin limitarnos, Fe^{2+}, Cu^{2+}, K^{+}, Mn^{2+}, Mg^{2+}, vitaminas, NAD(P)^{+}, NAD(P)H, ATP, ADP o FAD."Cofactor" means any non-protein, thermostable and low molecular weight component, necessary for the action of an enzyme, whether metal ions or organic molecules or coenzymes. Examples of cofactors are, but without limitation, Fe 2+, Cu 2+, K +, Mn 2+, Mg 2+, vitamins, NAD (P) +, NAD (P) H, ATP, ADP or FAD.
Se entiende por "sonda de ADN" cualquier fragmento de ADN marcado con fluorescencia."DNA probe" means any DNA fragment labeled with fluorescence.
En otra realización preferida, el complejo de la invención además comprende un polímero activable entre la lipasa y la biomolécula. En una realización más preferida el polímero activable es dextrano.In another preferred embodiment, the complex of the invention further comprises an activatable polymer between lipase and the biomolecule In a more preferred embodiment the polymer Activable is dextran.
Se entiende por "polímero activable"
cualquier polímero que al ser modificado con algún grupo químico
facilite la unión entre una lipasa y otra biomolécula. Un ejemplo de
polímero activable es, sin limitarnos, el dextrano. Se entiende por
"dextrano" un polisacárido complejo y ramificado formado por
muchas moléculas de glucosa unidas en cadenas de longitud variable
(de 10 a 150 kilodaltons), que es usado como antitrombótico porque
reduce la viscosidad de la sangre. La cadena consiste en uniones
glucosídicas \alpha1-6, mientras que las
ramificaciones empiezan en uniones \alpha1-4 (en
algunos casos también en uniones \alpha1-2 y
\alpha1-3). El dextrano es sintetizado a partir de
la sacarosa por ciertas bacterias ácido-lácticas, de
las cuales las más conocidas son, pero sin limitarnos,
Leuconostoc mesenteroides y
Streptococcus
mutans. Si se modifica una lipasa con dextrano y éste a su vez
se une a un cofactor, sería posible disponer de partículas
magnéticas, o en general de cualquier soporte hidrofóbico, con el
cofactor inmovilizado de forma reversible, simplificando en gran
medida los sistemas de reciclado de estas moléculas. De la misma
manera, la unión de la lipasa a dextrano y éste a una sonda de ADN
permite obtener la sonda inmovilizada de forma reversible sobre
partículas magnéticas, o en general sobre cualquier soporte
hidrofóbico. Por ello, el polímero activable, preferiblemente
dextrano, se encuentra entre la lipasa y la biomolécula,
preferiblemente cuando la biomolécula es un cofactor o una sonda de
ADN."Activable polymer" means any polymer that, when modified with a chemical group, facilitates the union between a lipase and another biomolecule. An example of an activatable polymer is, without limitation, dextran. "Dextran" is understood as a complex and branched polysaccharide formed by many glucose molecules linked in chains of variable length (from 10 to 150 kilodaltons), which is used as an antithrombotic because it reduces the viscosity of the blood. The chain consists of α1-6 glycosidic junctions, while the branches begin at α1-4 junctions (in some cases also α1-2 and α1-3 junctions). Dextran is synthesized from sucrose by certain lactic acid bacteria, of which the best known are, but not limited to, Leuconostoc mesenteroides and
Streptococcus mutans . If a lipase is modified with dextran and this in turn joins a cofactor, it would be possible to have magnetic particles, or in general any hydrophobic support, with the cofactor immobilized reversibly, greatly simplifying the recycling systems of these molecules. In the same way, the union of lipase to dextran and this to a DNA probe allows to obtain the immobilized probe reversibly on magnetic particles, or in general on any hydrophobic support. Therefore, the activatable polymer, preferably dextran, is between the lipase and the biomolecule, preferably when the biomolecule is a cofactor or a DNA probe.
\newpage\ newpage
En otra realización preferida, el complejo de la invención se encuentra inmovilizado en un soporte hidrofóbico no poroso. En una realización más preferida el soporte hidrofóbico se selecciona de la lista que comprende: nanotubo de carbono, array hidrofóbico, array hidrofobizado, placa multipocillo, nanopartícula magnética hidrofóbica o nanopartícula no magnética hidrofóbica. En una realización aún más preferida, la nanopartícula magnética hidrofóbica es un núcleo de ferrita recubierto de poliestireno.In another preferred embodiment, the complex of the invention is immobilized on a hydrophobic support not porous. In a more preferred embodiment the hydrophobic support is select from the list comprising: carbon nanotube, array hydrophobic, hydrophobic array, multiwell plate, nanoparticle hydrophobic magnetic or hydrophobic non-magnetic nanoparticle. In an even more preferred embodiment, the magnetic nanoparticle Hydrophobic is a ferrite core coated with polystyrene.
Se entiende como "soporte hidrofóbico no poroso" cualquier soporte, incluyendo nanoestructuras, que es repelido por el agua y que carece de poros. Ejemplos de soportes hidrofóbicos no porosos son, sin limitarnos, nanotubo de carbono, array hidrofóbico, array hidrofobizado, placa multipocillo, nanopartícula magnética hidrofóbica o nanopartícula no magnética hidrofóbica. Un ejemplo de nanopartícula magnética hidrofóbica es, sin limitarnos, un núcleo de ferrita recubierto de poliestireno. Se entiende como "núcleo de ferrita" aquel que está formado por polvo de hierro combinado con otros elementos que le dan muy buenas propiedades magnéticas. Se entiende como "poliestireno" el polímero termoplástico que se obtiene de la polimerización del estireno.It is understood as "hydrophobic support not porous "any support, including nanostructures, which is repelled by water and lacking pores. Media examples Non-porous hydrophobic are, without limitation, carbon nanotube, hydrophobic array, hydrophobic array, multiwell plate, hydrophobic magnetic nanoparticle or non-magnetic nanoparticle hydrophobic An example of a hydrophobic magnetic nanoparticle is, without limiting ourselves, a ferrite core coated with polystyrene. Be understood as "ferrite core" that which is formed by iron powder combined with other elements that give it very good magnetic properties It is understood as "polystyrene" the thermoplastic polymer that is obtained from the polymerization of the styrene
Otro aspecto de la invención se refiere a un método de preparación química del complejo de la invención, de ahora en adelante "primer método de la invención", que comprende:Another aspect of the invention relates to a chemical preparation method of the complex of the invention, now hereinafter "first method of the invention", comprising:
- a.to.
- adsorber una lipasa a un soporte sólido hidrofóbico, poroso e inerte,adsorb a lipase to a solid support hydrophobic, porous and inert,
- b.b.
- conjugar la lipasa del paso (a) con una biomolécula, yconjugate the lipase from step (a) with a biomolecule, and
- c.C.
- desorber el complejo obtenido en el paso (b) del soporte.desorb the complex obtained in the step (b) of the support.
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
En una realización preferida de este segundo aspecto de la invención, el soporte sólido hidrofóbico del paso (a) es: octil-agarosa o vidrio recubierto de grupos alquilo de entre C_{4}-C_{18} En otra realización preferida, el soporte sólido hidrofóbico del paso (a) tiene una superficie hidrofílica recubierta de nanoestructuras hidrofóbicas. En una realización más preferida, las nanoestructuras hidrofóbicas se seleccionan de la lista que comprende: proteínas hidrofóbicas, moléculas de proteínas hidrofóbicas, proteínas hidrofílicas modificadas con reactivos hidrofóbicos, polímeros hidrofóbicos o polímeros hidrofílicos modificados con reactivos hidrofóbicos.In a preferred embodiment of this second aspect of the invention, the solid hydrophobic support of step (a) is: octyl agarose or glass coated groups C4-C18 alkyl in another preferred embodiment, the hydrophobic solid support of step (a) It has a hydrophilic surface covered with nanostructures hydrophobic In a more preferred embodiment, the nanostructures hydrophobic are selected from the list comprising: proteins hydrophobic, hydrophobic protein molecules, proteins hydrophilic modified with hydrophobic reagents, polymers hydrophobic or hydrophilic polymers modified with reagents hydrophobic
En la presente descripción de entiende por "soporte sólido hidrofóbico, poroso e inerte" cualquier soporte, incluyendo nanoestructuras, que es repelido por el agua y que presenta poros. Ejemplos de soportes hidrofóbicos de este tipo son, pero sin limitarnos, octil-agarosa o vidrio recubierto de grupos alquilo. Se entiende por "grupos alquilo" los grupos funcionales orgánicos formados por la eliminación de un átomo de hidrógeno de un hidrocarburo que siempre se encuentran unidos a otro átomo o grupo. El soporte hidrofóbico empleado en el paso (a) del primer método de la invención también puede tener una superficie hidrofílica, entendiendo como tal cualquier superficie que presente afinidad por el agua, modificada mediante el recubrimiento con nanoestructuras hidrofóbicas. En la presente descripción se entiende por "nanoestructura" una estructura con un tamaño intermedio entre las estructuras moleculares y microscópicas, de tamaño micrométrico. Ejemplos de nanoestructuras hidrofóbicas podrían ser, pero sin limitarnos, proteínas hidrofóbicas, moléculas de proteínas hidrofóbicas, proteínas hidrofílicas modificadas con reactivos hidrofóbicos, polímeros hidrofóbicos o polímeros hidrofílicos modificados con reactivos hidrofóbicos. Un ejemplo de proteínas hidrofóbicas podría ser, pero sin limitarnos, las hidrofobinas.In this description you understand by "hydrophobic, porous and inert solid support" any support, including nanostructures, which is repelled by water and that presents pores. Examples of hydrophobic supports of this type they are, but not limited to, octyl agarose or glass coated with alkyl groups. It is understood by "alkyl groups" organic functional groups formed by the elimination of a hydrogen atom of a hydrocarbon that are always found attached to another atom or group. The hydrophobic support used in the step (a) of the first method of the invention may also have a hydrophilic surface, understanding any surface as such that has an affinity for water, modified by coating with hydrophobic nanostructures. At the moment description means "nanostructure" a structure with an intermediate size between molecular structures and Microscopic, micrometric size. Examples of nanostructures hydrophobic could be, but not limited to, proteins hydrophobic, hydrophobic protein molecules, proteins hydrophilic modified with hydrophobic reagents, polymers hydrophobic or hydrophilic polymers modified with reagents hydrophobic An example of hydrophobic proteins could be, but without limiting ourselves, hydrophobins.
El complejo de la invención se sintetiza en fase sólida, en una etapa previa, en un soporte hidrofóbico poroso donde las interacciones intermoleculares entre las biomoléculas adsorbidas son imposibles, lo que evita su agregación. Esto puede realizarse gracias a la posibilidad de inmovilizar las lipasas de forma reversible sobre soportes hidrofóbicos. La lipasa inmovilizada en el soporte sólido hidrofóbico poroso se conjuga con la biomolécula de interés, como se muestra en los ejemplos de la presente invención. De manera que al final de esta etapa del proceso se obtiene la lipasa unida al soporte sólido hidrofóbico poroso y a la biomolécula de interés. Posteriormente, se separa el complejo del soporte poroso mediante detergentes, tal y como muestran los ejemplos de la presente invención, para obtener el complejo formado por la lipasa y la biomolécula en su forma soluble.The complex of the invention is synthesized in phase solid, in a previous stage, in a porous hydrophobic support where intermolecular interactions between adsorbed biomolecules they are impossible, which prevents their aggregation. This can be done thanks to the possibility of immobilizing lipases in a way reversible on hydrophobic supports. Lipase immobilized in the porous hydrophobic solid support is conjugated with the biomolecule of interest, as shown in the examples of the present invention. So at the end of this stage of the process you get the lipase bound to the porous hydrophobic solid support and the biomolecule of interest. Subsequently, the porous support complex is separated by detergents, as shown in the examples of present invention, to obtain the complex formed by lipase and the biomolecule in its soluble form.
En otra realización preferida, la lipasa del paso (a) se modifica con dienofilos, con grupos amino ionizados recubiertos de grupos epóxidos o de grupos glutaraldehído o con polímeros activados para conjugarse químicamente con biomoléculas. En una realización más preferida, los polímeros activados contienen grupos carboxilo, grupos epóxido o grupos amino.In another preferred embodiment, the lipase of step (a) is modified with dienophiles, with ionized amino groups coated with epoxy groups or glutaraldehyde groups or with activated polymers to chemically conjugate with biomolecules. In a more preferred embodiment, the activated polymers contain carboxyl groups, epoxide groups or amino groups.
Se entiende por "dienofilos" cualquier sustancia que sea atraída por los dienos. Los "grupos amino" son grupos funcionales derivados del amoniaco o alguno de sus derivados alquilados por eliminación de uno de sus átomos de hidrógeno. Se entiende por "ionización" el proceso químico o físico mediante el cual se producen iones. Se entiende por "grupo epóxido" el radical formado por un átomo de oxígeno unido a dos átomos de carbono, que a su vez están unidos entre sí mediante un solo enlace covalente. Se entiende por "glutaraldehído" una molécula simple de cinco carbonos con grupos de aldehídos en cada extremo, de fórmula química OCH-CH_{2}-CH_{2}-CH_{2}-CHO. Ejemplos de polímeros activados para conjugarse con biomoléculas con los que se podría llevar a cabo la modificación de la lipasa son, sin limitarnos, dextrano o polietilenglicol. Se entiende por "grupo carboxilo" un grupo de fórmula orgánica COOH unido a un resto orgánico, representado como R."Dienophiles" means any substance that is attracted to dienes. The "amino groups" they are functional groups derived from ammonia or any of its alkylated derivatives by elimination of one of its atoms of hydrogen. "Ionization" means the chemical process or physical by which ions are produced. It is understood by "group epoxide "the radical formed by an oxygen atom attached to two carbon atoms, which in turn are linked together by a Only covalent bond. "Glutaraldehyde" means a simple five-carbon molecule with aldehyde groups in each extreme, chemical formula OCH-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CHO. Examples of activated polymers to conjugate with biomolecules with which the lipase modification could be carried out they are, without limitation, dextran or polyethylene glycol. It is understood by "carboxyl group" a group of organic formula COOH attached to a organic residue, represented as R.
En los casos en los que la estabilidad de la biomolécula es mucho menor que la de la lipasa, la quimera química a través de la unión covalente multipuntual tendría ventajas. Para ello, se pueden transformar todos los grupos carboxilo de la lipasa en grupos amino por modificación con etilendiamina. A continuación, esos grupos pueden ser modificados con 1,4 butanediol diglicidil éter, para generar grupos epóxido, o con glutaraldehído. Incluso la biomolécula de interés podría ser adsorbida por intercambio iónico sobre la lipasa aminada y posteriormente tratarla con glutaraldehído. Todas estas técnicas, permiten una gran activación de la lipasa, lo que podría permitir una unión covalente multipuntual muy intensa de la biomolécula con la lipasa, aumentando su estabilidad.In cases where the stability of the biomolecule is much smaller than that of lipase, the chemical chimera to Through the multipunual covalent union would have advantages. For this can transform all the carboxyl groups of the lipase in amino groups by modification with ethylenediamine. Then, these groups can be modified with 1,4 butanediol diglycidyl ether, to generate epoxide groups, or with glutaraldehyde. Even the biomolecule of interest could be adsorbed by ion exchange on the aminated lipase and subsequently treat it with glutaraldehyde All these techniques allow a great activation of the lipase, which could allow a covalent bond Very intense multi-point biomolecule with lipase, increasing its stability
Otro aspecto de la invención se refiere a un método de preparación biológica del complejo de la invención, de ahora en adelante "segundo método de la invención", que comprende insertar el gen de la biomolécula en un plásmido conteniendo el gen de la lipasa.Another aspect of the invention relates to a method of biological preparation of the complex of the invention, of hereinafter "second method of the invention", which comprises inserting the biomolecule gene into a plasmid containing the lipase gene.
Preferiblemente, el segundo método de la invención se lleva a cabo cuando la biomolécula del complejo de la invención es una proteína. Se entiende por "plásmido" el fragmento extracromosómico de ácido nucleico que se encuentra en el citoplasma de algunos procariotas, de tamaño variable aunque menores que el cromosoma principal, con estructura linear, circular o superenrrollada. A los microorganismos termófilos conteniendo el gen de la lipasa en un plásmido, se les puede insertar, mediante técnicas de ingeniería genética conocidas por cualquier experto en la materia, por ejemplo pero sin limitarnos, mediante el empleo de enzimas de restricción, el gen de la biomolécula de interés, por ejemplo pero sin limitarnos, una proteína. Mediante el corte, con la misma enzima de restricción, del gen de la lipasa y del gen de la biomolécula de interés, se generan extremos compatibles para el ligamiento de ambos genes en fase de lectura mediante, por ejemplo, pero sin limitarnos, una ligasa. El microorganismo que porta el plásmido conteniendo esta construcción genética expresa la proteína de fusión lipasa-biomolécula. De esta manera se obtiene el complejo de la invención listo para ser inmovilizado en un soporte.Preferably, the second method of the invention is carried out when the biomolecule of the complex of the Invention is a protein. "Plasmid" is understood as the extrachromosomal nucleic acid fragment found in the cytoplasm of some prokaryotes, of varying size although smaller that the main chromosome, with linear, circular or supercoiled. To thermophilic microorganisms containing the gene of the lipase in a plasmid, they can be inserted, by genetic engineering techniques known to any expert in the matter, for example but without limiting ourselves, by using restriction enzymes, the biomolecule gene of interest, by example but without limiting ourselves, a protein. By cutting, with the same restriction enzyme, the lipase gene and the gene of the biomolecule of interest, compatible extremes are generated for the linkage of both genes in reading phase by, for example, but without limiting ourselves, a ligase. The microorganism that carries the plasmid containing this genetic construct expresses the protein Lipase-biomolecule fusion. This way it obtains the complex of the invention ready to be immobilized in a support.
Otro aspecto de la invención se refiere al uso del complejo de la invención para la inmovilización de biomoléculas en soportes hidrofóbicos.Another aspect of the invention relates to the use of the complex of the invention for the immobilization of biomolecules in hydrophobic supports.
Otro aspecto de la invención se refiere a un método de obtención del complejo de la invención inmovilizado en un soporte hidrofóbico no poroso, de ahora en adelante "tercer método de la invención", que comprende los pasos del primer método de la invención o del segundo método de la invención, y además:Another aspect of the invention relates to a method of obtaining the complex of the invention immobilized in a non-porous hydrophobic support, hereafter "third method of the invention ", which comprises the steps of the first method of the invention or the second method of the invention, and in addition:
- d.d.
- adsorber el complejo de la invención a un soporte hidrofóbico no poroso.adsorb the complex of the invention to a non-porous hydrophobic support.
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
Una vez desorbido el complejo del soporte sólido hidrofóbico poroso donde se realiza la conjugación con la biomolécula de interés, u obtenido el complejo mediante la fusión recombinante de la lipasa con la biomolécula, el siguiente paso es absorberlo a un soporte o nanoestructura hidrofóbica no porosa sin ningún tipo de activación o modificación, mediante el procedimiento descrito en los ejemplos de la presente invención. De manera que, tras este paso, se obtiene el complejo formado por la lipasa unida a la biomolécula inmovilizado sobre un soporte hidrofóbico, útil para ser utilizado en la industria, en el laboratorio o en diagnóstico.Once the solid support complex is desorbed porous hydrophobic where conjugation is performed with the biomolecule of interest, or obtained the complex by fusion recombinant lipase with the biomolecule, the next step is absorb it to a non-porous hydrophobic support or nanostructure without No activation or modification, through the procedure described in the examples of the present invention. So that, after this step, the complex formed by the lipase bound to the biomolecule immobilized on a hydrophobic support, useful for be used in industry, in the laboratory or in diagnosis.
En una realización preferida, el tercer método de la invención además comprende:In a preferred embodiment, the third method of the invention further comprises:
- e.and.
- recubrir el soporte hidrofóbico no poroso con otras lipasas anteriormente a la adsorción del paso (d).coat the hydrophobic support no porous with other lipases prior to adsorption of the passage (d).
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
Se puede recubrir el soporte hidrofóbico no poroso con otras lipasas no modificadas y de bajo peso molecular, para cubrir totalmente la superficie del soporte con estructuras proteicas hidrofílicas e inertes. Con ello, se obtiene una superficie más inerte, de forma que apenas quede superficie hidrofóbica del soporte expuesta al medio.The hydrophobic support can not be coated porous with other unmodified and low molecular weight lipases, to fully cover the surface of the support with structures hydrophilic and inert proteins. With this, you get a more inert surface, so that hardly any surface remains hydrophobic support exposed to the medium.
Una vez utilizadas, las nanoestructuras o soportes hidrofóbicos no porosos del paso (d) conteniendo los complejos, se pueden recuperar desorbiendo los complejos con altas concentraciones de detergentes, y así se pueden volver a utilizar como soportes de nuevos complejos para inmovilizar biomoléculas. Además, el empleo de detergentes permite obtener los complejos en su forma soluble. De manera que la inmovilización de los complejos de la invención es reversible, gracias a la capacidad de las lipasas de ser desorbidas de los soportes mediante el uso de detergentes.Once used, the nanostructures or non-porous hydrophobic supports of step (d) containing the complexes can be recovered by desorbing complexes with high detergent concentrations, and so they can be reused as supports of new complexes to immobilize biomolecules. In addition, the use of detergents allows to obtain complexes in their soluble form. So that the immobilization of the complexes of the invention is reversible, thanks to the ability of lipases to be desorbed from the supports through the use of detergents.
Por tanto, en otra realización preferida, el tercer método de la invención además comprende desorber el complejo del soporte hidrofóbico no poroso del paso (d) mediante el empleo de un detergente. En una realización más preferida, el detergente es laurato de sucrosa.Therefore, in another preferred embodiment, the third method of the invention further comprises desorbing the complex of the non-porous hydrophobic support of step (d) by using a detergent In a more preferred embodiment, the detergent is sucrose laurate
En esta descripción se entiende por "detergente" cualquier sustancia capaz de romper la barrera lipídica solubilizando las proteínas e interrumpiendo la interacción lípido-lípido, lípido-proteína y proteína-proteína.This description means "detergent" any substance capable of breaking the barrier lipid solubilizing proteins and disrupting the interaction lipid-lipid, lipid-protein and protein-protein
Otro aspecto de la invención se refiere al uso del complejo de la invención como biocatalizador.Another aspect of the invention relates to the use of the complex of the invention as a biocatalyst.
En esta descripción se entiende por "biocatalizador" cualquier catalizador de las reacciones bioquímicas de los seres vivos, que reduce la energía de activación de una reacción química, haciendo que ésta sea más rápida. Mediante la inmovilización de los complejos de la invención formados por lipasas y, por ejemplo pero sin limitarnos, proteínas, preferiblemente enzimas, o cofactores, se puede llevar a cabo la biocatálisis de macromoléculas o, en general, de cualquier reacción bioquímica. Por tanto, las biomoléculas que forman parte del complejo de la invención cuando éste es usado como biocatalizador son, preferiblemente, enzimas o cofactores.This description means "biocatalyst" any catalyst of reactions biochemicals of living things, which reduces activation energy of a chemical reaction, making it faster. Through the immobilization of the complexes of the invention formed by lipases and, for example, but not limited to proteins, preferably enzymes, or cofactors, the biocatalysis of macromolecules or, in general, of any reaction biochemistry. Therefore, the biomolecules that are part of the complex of the invention when it is used as a biocatalyst They are preferably enzymes or cofactors.
Otro aspecto de la invención se refiere al uso del complejo de la invención como biosensor.Another aspect of the invention relates to the use of the complex of the invention as a biosensor.
En la presente descripción se entiende por "biosensor" un sistema para la medición (cuantitativa o cualitativa) de parámetros biológicos o químicos, que suele combinar dos componentes de naturaleza biológica o un componente de naturaleza biológica y otro de naturaleza físico-química.This description means "biosensor" a system for measurement (quantitative or qualitative) of biological or chemical parameters, which usually combine two components of a biological nature or a component of biological nature and other nature physical chemistry.
Las biomoléculas del complejo de la invención que pueden ser empleadas como biosensores, pueden ser, sin limitarnos, cofactores, sondas de ADN o proteínas, preferiblemente enzimas, anticuerpos o proteínas A o G. Las proteínas tienen capacidad de unión a otras proteínas, como pueden ser los anticuerpos, por lo que disponer de proteínas inmovilizadas en un soporte posibilita la unión con anticuerpos de interés para su aplicación, por ejemplo, pero sin limitarnos, en diagnóstico. Por ello, en una realización preferida, la biomolécula unida a la lipasa en el complejo de la invención que es usado como biosensor es una proteína, para su uso en la inmovilización reversible de anticuerpos, y más preferiblemente la proteína es proteína A o proteína G. En otra realización preferida, la biomolécula unida a la lipasa en el complejo de la invención que es usado como biosensor es un anticuerpo para la detección de antígenos.The biomolecules of the complex of the invention which can be used as biosensors, can be without limit ourselves, cofactors, DNA probes or proteins, preferably enzymes, antibodies or proteins A or G. Proteins have ability to bind to other proteins, such as antibodies, so you have immobilized proteins in a support enables binding with antibodies of interest to your application, for example, but not limited, in diagnosis. By this, in a preferred embodiment, the lipase bound biomolecule in the complex of the invention that is used as a biosensor is a protein, for use in the reversible immobilization of antibodies, and more preferably the protein is protein A or protein G. In another preferred embodiment, the biomolecule bound to the lipase in the complex of the invention that is used as a biosensor is an antibody for the detection of antigens.
Las sondas de ADN pueden hibridar, por complementariedad, con fragmentos de ácidos nucleicos. Por ello, en otra realización preferida, la biomolécula unida a la lipasa en el complejo de la invención que es usado como biosensor es una sonda de ADN, para su uso en la detección de fragmentos de ADN.DNA probes can hybridize, by complementarity, with nucleic acid fragments. Therefore, in another preferred embodiment, the lipase bound biomolecule in the complex of the invention that is used as a biosensor is a probe of DNA, for use in the detection of DNA fragments.
Otro aspecto de la invención se refiere al uso del complejo de la invención para la regeneración de cofactores inmovilizados. Debido a la capacidad de los complejos de la invención inmovilizados de ser desorbidos de sus soportes mediante el uso de detergentes, como se ha explicado anteriormente, es posible reciclar tanto las biomoléculas como los soportes una vez que son utilizados. Cuando la biomolécula es un cofactor, el complejo inmovilizado puede usarse para, por ejemplo, pero sin limitarnos, catalizar procesos redox, procesos de fosforilación, etc. Tras lo cual, gracias a que la unión de la lipasa al soporte es reversible, se puede desorber el complejo lipasa-cofactor y así ser reutilizado el cofactor para un futuro uso.Another aspect of the invention relates to the use of the complex of the invention for cofactor regeneration immobilized Due to the capacity of the complexes of the invention immobilized from being desorbed from its supports by The use of detergents, as explained above, is possible to recycle both biomolecules and supports once They are used. When the biomolecule is a cofactor, the immobilized complex can be used for, for example, but without limit ourselves, catalyze redox processes, phosphorylation processes, etc. After which, thanks to the lipase binding to the support is reversible, the complex can be desorbed lipasa-cofactor and thus the cofactor be reused For future use.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.Throughout the description and the claims the word "comprises" and its variants not they intend to exclude other technical characteristics, additives, components or steps. For those skilled in the art, other objects, advantages and features of the invention will be partly detached of the description and in part of the practice of the invention. The following examples and drawings are provided by way of illustration, and are not intended to be limiting of the present invention.
Fig. 1. Representa el curso de inmovilización de la quimera BTL-DH sobre nanopartículas magnéticas sin modificar. (\medcirc) Actividad enzimática de BTL en el sobrenadante; (\ding{117}) Actividad de BTL en suspensión; (\medbullet) Actividad de BTL en el complejo soluble.Fig. 1. Represents the immobilization course of the BTL-DH chimera on unmodified magnetic nanoparticles . (?) Enzymatic activity of BTL in the supernatant; (\ ding {117}) BTL activity in suspension; (?) BTL activity in the soluble complex.
Fig. 2. Muestra los complejos de lipasas con biomoléculas que es posible preparar mediante los métodos de la invención.Fig. 2. Shows the lipase complexes with biomolecules that can be prepared by the methods of the invention .
Fig. 3. Muestra los complejos de lipasas con biomoléculas inmovilizados sobre nanopartículas magnéticas hidrofóbicas.Fig. 3. Shows the lipase complexes with biomolecules immobilized on hydrophobic magnetic nanoparticles .
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
A continuación se ilustrará la invención mediante unos ensayos realizados por los inventores, que ponen de manifiesto la efectividad de los complejos que comprenden lipasas unidas a biomoléculas, así como de los métodos de preparación e inmovilización de los mismos. Estos ejemplos específicos que se proporcionan sirven para ilustrar la naturaleza de la presente invención y se incluyen solamente con fines ilustrativos, por lo que no han de ser interpretados como limitaciones a la invención que aquí se reivindica. Por tanto, los ejemplos descritos más adelante ilustran la invención sin limitar el campo de aplicación de la misma.The invention will be illustrated below through tests carried out by the inventors, who put manifested the effectiveness of complexes comprising lipases bound to biomolecules, as well as the methods of preparation and immobilization thereof. These specific examples that provide serve to illustrate the nature of the present invention and are included for illustrative purposes only, so they should not be construed as limitations to the invention that here it is claimed. Therefore, the examples described below illustrate the invention without limiting the scope of the same.
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
Se utiliza como lipasa transportadora una lipasa termoestable de Bacillus thermocatenulatus (BTL) y como biomolécula de interés industrial, la enzima Formiato deshidrogenasa de Pseudomonas sp. (DH).A thermostable lipase from Bacillus thermocatenulatus (BTL) is used as a transporter lipase and as a biomolecule of industrial interest, the enzyme Pseudomonas sp . (DH).
Se adsorben 2 mg de BTL por 1 g de agarosa-octil mediante adsorción hidrofóbica a 25ºC en fosfato de sodio 10 mM a pH 7. La BTL adsorbida se enriquece en grupos amino mediante el tratamiento con 1 M de etilendiamina a pH 4,75 y 25ºC durante 1,5 h mediante la adición de 10 mM de carbodimida. Esta aminación transforma todos los grupos carboxilo de la lipasa en grupos amino, estos grupos se pueden modificar con 1,4 butanediol diglicidil éter para generar grupos epóxido, o con glutaraldehído. Incluso, la enzima puede ser adsorbida por intercambio iónico sobre la lipasa aminada y posteriormente tratarla con glutaraldehído. Esta modificación de la lipasa se lleva a cabo para establecer una unión covalente multipuntual en los casos en los que la estabilidad de la enzima es mucho menor que la de la lipasa. Posteriormente, la BTL aminada en fase sólida se incuba durante 16 h a 25ºC en una disolución de butanodiol diglicidil éter: 16% (v/v) en bicarbonato de sodio 100 mM a pH 9 y 10% (v/v) de acetona. A cada gramo de BTL inmovilizada y enriquecida en grupos aminos ionizados recubiertos por grupos epóxido se le ofrecen 0,9 mg de deshidrogenasa (DH) en 9 mL de tampón fosfato de sodio 10 mM a pH 7. De este modo 0,5 mg de DH se inmovilizan sobre 1 mg de BTL (el 100% de la DH ofrecida y el 25% del máximo posible). Posteriormente, el complejo BTL-DH se incuba 16 h a 25ºC y entonces toda la DH queda unida covalentemente a la BTL. A continuación, cada gramo de derivado DH-BTL-agarosa-octil se incuba en 10 mL en una disolución de fosfato de sodio 10 mM a pH 7 con 0,5% (v/v) lauril sucrosa. Se consigue desorber así más del 60% de la quimera BTL-DH. Posteriormente, el detergente es eliminado mediante hidrólisis catalizada por un derivado inmovilizado covalentemente de la lipasa de Candida antárctica B.2 mg of BTL per 1 g of agarose-octyl are adsorbed by hydrophobic adsorption at 25 ° C in 10 mM sodium phosphate at pH 7. The adsorbed BTL is enriched in amino groups by treatment with 1 M of ethylenediamine at pH 4.75 and 25 ° C for 1.5 h by adding 10 mM carbodimide. This amination transforms all the carboxyl groups of the lipase into amino groups, these groups can be modified with 1,4 butanediol diglycidyl ether to generate epoxide groups, or with glutaraldehyde. The enzyme can even be adsorbed by ion exchange on the aminated lipase and subsequently treated with glutaraldehyde. This modification of the lipase is carried out to establish a multi-point covalent bond in cases where the stability of the enzyme is much lower than that of the lipase. Subsequently, the solid phase aminated BTL is incubated for 16 h at 25 ° C in a solution of butanediol diglycidyl ether: 16% (v / v) in 100 mM sodium bicarbonate at pH 9 and 10% (v / v) acetone. Each gram of BTL immobilized and enriched in ionized amino groups coated with epoxy groups is offered 0.9 mg dehydrogenase (DH) in 9 mL of 10 mM sodium phosphate buffer at pH 7. Thus 0.5 mg of DH are immobilized on 1 mg of BTL (100% of the DH offered and 25% of the maximum possible). Subsequently, the BTL-DH complex is incubated 16 h at 25 ° C and then all DH is covalently bound to the BTL. Next, each gram of DH-BTL-agarose-octyl derivative is incubated in 10 mL in a 10 mM sodium phosphate solution at pH 7 with 0.5% (v / v) lauryl sucrose. It is thus possible to desorb more than 60% of the BTL-DH chimera. Subsequently, the detergent is removed by hydrolysis catalyzed by a covalently immobilized derivative of the Antarctic Candida lipase B.
Para la inmovilización del complejo BTL-DH sobre una partícula magnética hidrofóbica, se ofrece a una suspensión de 100 mg de nanopartículas magnéticas, una disolución de la quimera BTL-DH disuelta en 25 mM de fosfato de sodio pH 7 a 25ºC y se sigue la inmovilización viendo que tanto la actividad de la lipasa como la actividad de la DH desaparecen del sobrenadante y se incorporan al soporte (véase Figura 1). De este modo se inmovilizan 67 mg de quimera por 1 g de nanopartícula.For the immobilization of the complex BTL-DH on a hydrophobic magnetic particle, it offers a suspension of 100 mg of magnetic nanoparticles, a dissolution of the BTL-DH chimera dissolved in 25 mM of sodium phosphate pH 7 at 25 ° C and immobilization is followed seeing that both lipase activity and DH activity they disappear from the supernatant and are incorporated into the support (see Figure 1). In this way, 67 mg of chimera are immobilized for 1 g of nanoparticle
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
Las sondas de ADN inmovilizadas sobre distintos soportes constituyen una herramienta para el desarrollo de biosensores, sobre todo en el campo del diagnóstico. Uniendo las sondas de ADN, conteniendo un grupo tiol o disulfuro introducido en los extremos 3' ó 5', a lipasas conteniendo grupos epóxido o grupos disulfuro muy reactivos, se pueden recubrir las lipasas de varias moléculas de la sonda. Esto permite la inmovilización de sondas de ADN sobre todo tipo de superficies hidrofóbicas. Si además la lipasa es muy estable y la unión lipasa-superficie es estable a altas temperaturas, se puede incluso realizar una PCR de la muestra de ADN hibridada con la sonda complementaria inmovilizada. En presencia de altas concentraciones de detergente, el ADN hibridado unido a la lipasa se puede desorber y el soporte puede ser reutilizado, con la ventaja económica que ello conlleva.DNA probes immobilized on different supports constitute a tool for the development of biosensors, especially in the field of diagnosis. Joining the DNA probes, containing a thiol or disulfide group introduced into 3 'or 5' ends, to lipases containing epoxy groups or groups very reactive disulfide, several lipases can be coated probe molecules. This allows the immobilization of probes of DNA on all types of hydrophobic surfaces. If lipase also It is very stable and the lipase-surface junction is stable at high temperatures, you can even perform a PCR of the DNA sample hybridized with the complementary probe immobilized In the presence of high concentrations of detergent, the hybridized DNA bound to the lipase can be desorbed and the support can be reused, with the economic advantage that it entails
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
Se utiliza como lipasa transportadora una lipasa termoestable de Bacillus thermocatenulatus (BTL) y como cofactor el NAD^{+} (nicotin adenin difosfato) que es un cofactor clave para procesos enzimáticos de oxidación y reducción.A thermostable lipase from Bacillus thermocatenulatus (BTL) is used as a transporter lipase and as a cofactor is NAD + (nicotin adenine diphosphate) which is a key cofactor for enzymatic oxidation and reduction processes.
Se adsorben 8 mg de BTL por 1 g de agarosa-octil mediante adsorción hidrofóbica a 25ºC en fosfato de sodio 10 mM a pH 7. Se amina parcialmente la BTL adsorbida mediante el tratamiento con 1 M de etilendiamina a pH 4,75 y 25ºC durante 1,5 h mediante la adición de 1 mM de carbodimida.8 mg of BTL is adsorbed per 1 g of agarose-octyl by hydrophobic adsorption at 25 ° C in 10 mM sodium phosphate at pH 7. BTL is partially aminated adsorbed by treatment with 1 M ethylenediamine at pH 4.75 and 25 ° C for 1.5 h by adding 1 mM carbodimide.
La lipasa BTL, parcialmente aminada se recubre con dextrano mediante la aplicación del siguiente protocolo: se prepara dextrano aldehído oxidado al 100% de peso molecular 6.000 daltons. Se ofrece a 1 g de agarosa-octil-BTL-amino 9 mL de dextrano-aldehído 33 mg/mL a pH 7,5, y la suspensión se deja agitando suavemente a 25ºC durante 1,5 h. Finalmente el derivado se filtra, se lava con agua destilada y se utiliza inmediatamente para la obtención de agarosa-octil-BTL-dextrano-carboxilo. Este derivado agarosa-octil-BTL-dextrano sin reducir se incuba en una disolución de aspartato de sodio: así 1 g de agarosa-octil-BTL-dextrano-aldehído se incuba en 9 mL de aspartato de sodio 3 M a pH 8,5 en 150 mM de trimetil amino borano. La suspensión se somete a agitación suave a 25ºC durante 16 h. Después de este tiempo se reduce con borohidruro mediante la suspensión en 90 mL de bicarbonato de sodio 100 mM a pH 10 conteniendo el volumen total 1 mg/mL de borohidruro de sodio durante 2 h. Finalmente, el derivado se filtra y se lava con fosfato de sodio 100 mM a pH 7 y agua destilada abundante.BTL, partially aminated lipase is coated with dextran by applying the following protocol: prepares 100% molecular weight oxidized dextran aldehyde 6,000 daltons. It is offered at 1 g of agarose-octyl-BTL-amino 9 mL of dextran-aldehyde 33 mg / mL at pH 7.5, and the suspension is allowed to stir gently at 25 ° C for 1.5 h. Finally the derivative is filtered, washed with distilled water and use immediately to obtain agarose-octyl-BTL-dextran-carboxyl. This derivative agarose-octyl-BTL-dextran without reducing it is incubated in a solution of sodium aspartate: so 1 g of agarose-octyl-BTL-dextran-aldehyde Incubate in 9 mL of 3M sodium aspartate at pH 8.5 in 150 mM of trimethyl amino borane. The suspension is subjected to gentle agitation to 25 ° C for 16 h. After this time it is reduced with borohydride by suspending in 90 mL of 100 mM sodium bicarbonate at pH 10 containing the total volume 1 mg / mL of sodium borohydride for 2 h. Finally, the derivative is filtered and washed with phosphate of 100 mM sodium at pH 7 and abundant distilled water.
Se incuban 2 g de agarosa-octil-BTL-dextrano-carboxilo o de agarosa-octil-BTL-carboxilo en una disolución acuosa en un volumen total de 10 mL que contiene 100 mM de NAD^{+} a pH 4,75. El acoplamiento carboxilo-amino se activa mediante la adición de 1-etil-3-(3-dimetiamino-propil) carbodiimida (EDCl) hasta una concentración total de 100 mM cada 1,5 h durante 6 h totales de reacción. La mezcla de reacción se somete a una agitación suave a 25ºC. Finalmente, se lava abundantemente con una disolución saturada de cloruro de sodio, fosfato de sodio 500 mM pH 7 y con fosfato de sodio 10 mM pH 7. El resultado es una modificación con 0,05 \mumol NAD^{+}/mg de BTL. Pudiéndose desorber el 50% de la BTL-dextrano-NAD^{+} mediante la incubación de 1 g de derivado en 10 mL de volumen total a 0,5% tritón en 25 mM de fosfato de sodio a 25ºC.2 g of are incubated agarose-octyl-BTL-dextran-carboxyl or of agarose-octyl-BTL-carboxyl in an aqueous solution in a total volume of 10 mL containing 100 mM NAD + at pH 4.75. The coupling carboxyl-amino is activated by the addition of 1-ethyl-3- (3-dimethiamino-propyl) carbodiimide (EDCl) up to a total concentration of 100 mM every 1.5 h for 6 h total reaction. The reaction mixture is subjected to gentle stirring at 25 ° C. Finally, wash thoroughly with a saturated solution of sodium chloride, 500 mM sodium phosphate pH 7 and with 10 mM sodium phosphate pH 7. The result is a modification with 0.05 µm NAD + / mg BTL. Rotting desorber 50% of the BTL-dextran-NAD + through the incubation of 1 g of derivative in 10 mL of total volume at 0.5% triton in 25 mM sodium phosphate at 25 ° C.
Para inmovilizar el complejo BTL-NAD^{+} sobre nanopartículas magnéticas, se ofrece un exceso de BTL sobre la capacidad máxima de carga de las nanopartículas, de tal forma que se desorbe la cantidad de BTL-amino-epoxidada presente en 5 g de agarosa-octil activada con 1,5 mg/g de BTL con 0,5% de tritón en fosfato de sodio 25 mM a pH 7, el sobrenadante de la desorción se ofrece a 50 mg de nanopartículas, a 25ºC diluyendo el volumen de inmovilización con fosfato de sodio 10 mM a pH 7 hasta la que la concentración de tritón sea del 0,005%, obteniéndose una cinética de inmovilización semejante a la anterior, inmovilizándose un 75% de la cantidad ofrecida, que consiste en una modificación de hasta 7,5 mg de BTL por 100 mg de nanopartículas (equivalente, por tanto a 0,35 \mumoles de NAD^{+} por cada 100 mg de nanopartículas).To immobilize the complex BTL-NAD + on magnetic nanoparticles, is offers an excess of BTL over the maximum load capacity of the nanoparticles, so that the amount of BTL-amino-epoxidada present in 5 g of activated agarose-octyl with 1.5 mg / g BTL with 0.5% triton in 25 mM sodium phosphate at pH 7, the supernatant of desorption is offered at 50 mg of nanoparticles, at 25 ° C diluting the volume of immobilization with 10 mM sodium phosphate at pH 7 up to the concentration of triton is 0.005%, obtaining a immobilization kinetics similar to the previous one, immobilizing 75% of the amount offered, which consists of a modification of up to 7.5 mg of BTL per 100 mg of nanoparticles (equivalent, per both at 0.35 µmoles of NAD + per 100 mg of nanoparticles).
Claims (28)
Thermus thermophillus.3. Complex according to claim 2 wherein the thermophilic microorganism is: Bacillus thermocatenulatus or
Thermus thermophillus .
- a.to.
- adsorber una lipasa a un soporte sólido hidrofóbico, poroso e inerte,adsorb a lipase to a solid support hydrophobic, porous and inert,
- b.b.
- conjugar la lipasa del paso (a) con una biomolécula,conjugate the lipase from step (a) with a biomolecule,
- c.C.
- desorber el complejo obtenido en el paso (b) del soporte.desorb the complex obtained in the step (b) of the support.
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
\newpage\ newpage
- d.d.
- adsorber el complejo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 a un soporte hidrofóbico no poroso.adsorb the complex of any of claims 1 to 12 to a hydrophobic support not porous.
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
- e.and.
- recubrir el soporte hidrofóbico no poroso con otras lipasas anteriormente a la adsorción del paso (d).coat the hydrophobic support no porous with other lipases prior to adsorption of the passage (d).
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200930242A ES2352779B1 (en) | 2009-06-01 | 2009-06-01 | COVALENT COMPLEXES OF LIPASES WITH PROTEINS, DNA PROBES, COFACTORS OR OTHER BIOMOLECULES |
| PCT/ES2010/070368 WO2010139837A1 (en) | 2009-06-01 | 2010-06-01 | Covalent complexes of lipases with proteins, dna probes, cofactors or other biomolecules |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200930242A ES2352779B1 (en) | 2009-06-01 | 2009-06-01 | COVALENT COMPLEXES OF LIPASES WITH PROTEINS, DNA PROBES, COFACTORS OR OTHER BIOMOLECULES |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2352779A1 true ES2352779A1 (en) | 2011-02-23 |
| ES2352779B1 ES2352779B1 (en) | 2012-01-26 |
Family
ID=43297313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200930242A Expired - Fee Related ES2352779B1 (en) | 2009-06-01 | 2009-06-01 | COVALENT COMPLEXES OF LIPASES WITH PROTEINS, DNA PROBES, COFACTORS OR OTHER BIOMOLECULES |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2352779B1 (en) |
| WO (1) | WO2010139837A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2145702A1 (en) * | 1998-04-03 | 2000-07-01 | Vita Invest Sa | Enzymatic process for obtaining enantiomerically pure ethyl (R)-2-hydroxy-4-phenylbutanoate using immobilized- lipase biocatalysts |
| WO2005056808A2 (en) * | 2003-12-08 | 2005-06-23 | Genencor International, Inc. | Immobilization of biocatalysts by template-directed silicate precipitation |
-
2009
- 2009-06-01 ES ES200930242A patent/ES2352779B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2010
- 2010-06-01 WO PCT/ES2010/070368 patent/WO2010139837A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2145702A1 (en) * | 1998-04-03 | 2000-07-01 | Vita Invest Sa | Enzymatic process for obtaining enantiomerically pure ethyl (R)-2-hydroxy-4-phenylbutanoate using immobilized- lipase biocatalysts |
| WO2005056808A2 (en) * | 2003-12-08 | 2005-06-23 | Genencor International, Inc. | Immobilization of biocatalysts by template-directed silicate precipitation |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| MATEO C . et al. "Advances in the design of new epoxy supports for enzyme immobilization-stabilization". Biochemical Society transactions. Dic. 2007. Vol. 35. No.. Pt 6. Páginas 1593-1601. * |
| PALOMO J M. et al. "Use of immobilized lipases for lipase purification via specific lipase-lipase interactions". Journal of Chromatography A. 04.06.2004. Vol. 1038. No.. 1-2. Páginas 267-273. * |
| PALOMO J. M. et al. "Evaluation of the lipase from Bacillus thermocatenulatus as an enantioselective biocatalyst". Tetrahedron Asymmetry. 28.11.2003. Vol. 14. No.. 23, páginas 3679-3687. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2010139837A1 (en) | 2010-12-09 |
| ES2352779B1 (en) | 2012-01-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Khan | Immobilized enzymes: a comprehensive review | |
| Dubey et al. | Nature inspired multienzyme immobilization: Strategies and concepts | |
| Niemirowicz et al. | Magnetic nanoparticles as new diagnostic tools in medicine | |
| Wu et al. | Enhanced enzyme stability through site-directed covalent immobilization | |
| Shi et al. | Bioinspired construction of multi-enzyme catalytic systems | |
| Zhao et al. | Nanocaged enzymes with enhanced catalytic activity and increased stability against protease digestion | |
| Wu et al. | Attaching DNA to gold nanoparticles with a protein corona | |
| Fernandez-Lopez et al. | Improved immobilization and stabilization of lipase from Rhizomucor miehei on octyl-glyoxyl agarose beads by using CaCl2 | |
| Kim et al. | Stability-controllable self-immobilization of carbonic anhydrase fused with a silica-binding tag onto diatom biosilica for enzymatic CO2 capture and utilization | |
| Krishnamoorthi et al. | Immobilized enzyme technology: potentiality and prospects | |
| Lin et al. | Immobilization of formate dehydrogenase on polyethylenimine‐grafted graphene oxide with kinetics and stability study | |
| Du et al. | Bioinspired Self‐Assembling Materials for Modulating Enzyme Functions | |
| Abdelhamid et al. | Silaffin-3-derived pentalysine cluster as a new fusion tag for one-step immobilization and purification of recombinant Bacillus subtilis catalase on bare silica particles | |
| US8067174B1 (en) | Polymerase chain reaction (PCR) method for amplifying a DNA template | |
| Zhu et al. | Application of nucleic acid frameworks in the construction of nanostructures and cascade biocatalysts: recent progress and perspective | |
| de Sousa et al. | Preparation of CLEAs and magnetic CLEAs of a recombinant l-arabinose isomerase for d-tagatose synthesis | |
| Song et al. | Based on DNA strand displacement and functionalized magnetic nanoparticles: a promising strategy for enzyme immobilization | |
| Abdelhamid et al. | Oriented multivalent silaffin-affinity immobilization of recombinant lipase on diatom surface: Reliable loading and high performance of biocatalyst | |
| Abellanas-Perez et al. | The nature of the buffer alters the effects of the chemical modification on the stability of immobilized lipases | |
| Bolivar et al. | The co-operative effect of physical and covalent protein adsorption on heterofunctional supports | |
| Moriyama et al. | Immobilization of alkaline phosphatase on magnetic particles by site-specific and covalent cross-linking catalyzed by microbial transglutaminase | |
| Gupta et al. | Enzyme stabilization via cross-linked enzyme aggregates | |
| Roy et al. | Cross-linked enzyme aggregates for applications in aqueous and nonaqueous media | |
| ES2352779B1 (en) | COVALENT COMPLEXES OF LIPASES WITH PROTEINS, DNA PROBES, COFACTORS OR OTHER BIOMOLECULES | |
| CN103865916B (en) | Magnetic drives immobilized enzyme, preparation method and the application in large water body catalysis thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2352779 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20120126 |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180924 |