RU2593946C1 - METHOD OF EXTRACTING LIPOPOLYSACCHARIDE Chlamydia trachomatis - Google Patents
METHOD OF EXTRACTING LIPOPOLYSACCHARIDE Chlamydia trachomatis Download PDFInfo
- Publication number
- RU2593946C1 RU2593946C1 RU2015113658/10A RU2015113658A RU2593946C1 RU 2593946 C1 RU2593946 C1 RU 2593946C1 RU 2015113658/10 A RU2015113658/10 A RU 2015113658/10A RU 2015113658 A RU2015113658 A RU 2015113658A RU 2593946 C1 RU2593946 C1 RU 2593946C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lps
- chlamydia trachomatis
- lipopolysaccharide
- tris
- hcl buffer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, а именно биохимии, в частности к способам извлечения липополисахаридов, и может быть использовано для выделения липополисахарида из микробной массы Chlamydia trachomatis.The invention relates to medicine, namely biochemistry, in particular to methods for extracting lipopolysaccharides, and can be used to isolate lipopolysaccharide from the microbial mass of Chlamydia trachomatis.
Chlamydia trachomatis считается наиболее распространенным возбудителем бактериальных инфекций, передаваемых половым путем [Калинина С.Н., Тиктинский О.Л. Лечение хронического простатита, обусловленного хламидийной и уреаплазменной инфекцией и осложненного мужским бесплодием. Урология. 2010; 3: 52-57]. Одним из факторов патогенности Chlamydia trachomatis, влияющим на физиологию репродуктивных процессов, как у мужчин, так и у женщин и приводящим к развитию бесплодия, связанного с инфекционно-воспалительными процессами урогенитального тракта, являются липополисахариды (ЛПС) - сложные макромолекулы, обнаруженные в клеточной оболочке грамотрицательных бактерий.Chlamydia trachomatis is considered the most common causative agent of bacterial sexually transmitted infections [Kalinina SN, Tiktinsky OL Treatment of chronic prostatitis due to chlamydial and ureaplasma infection and complicated by male infertility. Urology. 2010; 3: 52-57]. One of the pathogenicity factors of Chlamydia trachomatis, which affects the physiology of reproductive processes in both men and women and leads to the development of infertility associated with the infectious and inflammatory processes of the urogenital tract, are lipopolysaccharides (LPS) - complex macromolecules found in the cell wall of gram-negative bacteria.
Хорошо известно, что ЛПС Chlamydia trachomatis даже в минимальных дозах являются мощными эндотоксинами, способными оказывать цитотоксическое действие на половые клетки, угнетать их функции и индуцировать гибель [Бухарин О.В., Кузьмин М.Д., Иванов Ю.Б. Роль микробного фактора в патогенезе мужского бесплодия. Журн. микробиол. 2000; 2: 106-110; Hosseinzadeh S., Pacey А.А., Eley A. Chlamydia trachomatis induced death of human spermatozoa is caused primarily by lipopolysaccharide // J. Med. Microbiol. - 2003. - V. 52. - №3. - p. 193-200].It is well known that LPS of Chlamydia trachomatis, even in minimal doses, are powerful endotoxins that can exert a cytotoxic effect on germ cells, inhibit their functions and induce death [Bukharin OV, Kuzmin MD, Ivanov Yu.B. The role of the microbial factor in the pathogenesis of male infertility. Zhurn. microbiol. 2000; 2: 106-110; Hosseinzadeh S., Pacey A.A., Eley A. Chlamydia trachomatis induced death of human spermatozoa is caused primarily by lipopolysaccharide // J. Med. Microbiol. - 2003. - V. 52. - No. 3. - p. 193-200].
Изучение таких бактериальных факторов, как ЛПС, представляется принципиально важным в свете поиска новых подходов к лечению и профилактике хронических инфекций. Правильный подбор метода выделения и хорошей очистки ЛПС гарантирует успешное определение его структурных центров, которые определяют биологическую активность макромолекул как специфических антигенов, эндотоксинов, фармакологических препаратов.The study of bacterial factors such as LPS is crucial in light of the search for new approaches to the treatment and prevention of chronic infections. The correct selection of the method of isolation and good purification of LPS guarantees the successful determination of its structural centers, which determine the biological activity of macromolecules as specific antigens, endotoxins, and pharmacological preparations.
Для успешного определения биологических функций, химического состава и структуры, серологической активности липополисахарида (ЛПС) имеется ряд способов его выделения и очистки, однако все они не лишены недостатков.For the successful determination of biological functions, chemical composition and structure, serological activity of lipopolysaccharide (LPS), there are a number of methods for its isolation and purification, but all of them are not without drawbacks.
В практике хорошо известен водно-фенольный способ выделения ЛПС из клеток грамотрицательных бактерий [Westphal О., Luderitz О., Bister F. Uber die Extraktion von Bakterien mit Phenol / Wasser // Z. Naturforsch., 1952. - №3. - P. 148-155; Westphal O., Jann K. Bacterial lipopolysaccharides. Extraktion with phenol-water and further applications of the procedure. - Methods Carbohydr. Chem., 1965, №5, p. 83-91], включающий обработку микробной массы водно-фенольной смесью при 65°С в течение 45 мин. После охлаждения смесь разделяют центрифугированием. Водную фазу отсасывают и диализуют в течение 3-4 сут против дистиллированной воды для удаления фенола и примесей низкой молекулярной массы. ЛПС осаждают ультрацентрифугированием при 100000 g и 15°С в течение 3 ч.In practice, the water-phenolic method for isolating LPS from gram-negative bacteria cells is well known [Westphal O., Luderitz O., Bister F. Uber die Extraktion von Bakterien mit Phenol / Wasser // Z. Naturforsch., 1952. No. 3. - P. 148-155; Westphal O., Jann K. Bacterial lipopolysaccharides. Extraktion with phenol-water and further applications of the procedure. - Methods Carbohydr. Chem., 1965, No. 5, p. 83-91], including processing the microbial mass with a water-phenolic mixture at 65 ° C for 45 minutes After cooling, the mixture was separated by centrifugation. The aqueous phase is sucked off and dialysed for 3-4 days against distilled water to remove phenol and low molecular weight impurities. LPS is precipitated by ultracentrifugation at 100,000 g and 15 ° C for 3 hours.
Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:
- недостаточная чистота препарата ЛПС;- insufficient purity of the LPS preparation;
- длительность проведения: необходимость длительного диализа и последующей дополнительной очистки препарата ультрацентрифугированием;- Duration: the need for prolonged dialysis and subsequent additional purification of the drug by ultracentrifugation;
- использование дорогостоящего оборудования (ультрацентрифуга);- the use of expensive equipment (ultracentrifuge);
- невысокий выход продукта из-за потери ЛПС на этапе ультрацентрифугирования.- low yield due to the loss of LPS at the stage of ultracentrifugation.
Существует другой способ выделения ЛПС из R-форм грамотрицательных бактерий с использованием метода экстракции смесью фенол-хлороформ-петролейный эфир [Galanos С., Luderitz О., Westphal О.A. New method for the extraction of R lipopolysaccharide // Eur. J. Biochem. - 1969. - V. 9, №2. - P. 245-249], при котором сухие бактериальные клетки трижды суспензируют в смеси 90%-ного фенола : хлороформа : петролейного эфира (т. кип. 40-60°С) в соотношении 2:5:8 соответственно, встряхивают 2 мин с охлаждением (не выше 20°С) и центрифугируют 15 мин при 5000 об/мин. Супернатанты объединяют, хлороформ и петролейный эфир удаляют отгонкой при 30-40°С. К фенольной фазе добавляют дистиллированную воду по каплям до тех пор, пока ЛПС не выпадет в осадок, который отделяют центрифугированием при 3000 об/мин в течение 10 мин, а затем осадок промывают 2-3 раза небольшими порциями 80% фенола, трижды промывают эфиром для удаления фенола и высушивают в вакууме. ЛПС растворяют в 50 мл воды, нагревают до 45°С, вязкость раствора уменьшают путем помещения его на 5 мин в ультравибратор, после чего ЛПС осаждают ультрацентрифугированием при 100000 g в течение 4 ч. Осадок отделяют и растворяют в небольшом количестве воды и лиофилизируют.There is another way to isolate LPS from the R-forms of gram-negative bacteria using the phenol-chloroform-petroleum ether extraction method [Galanos C., Luderitz O., Westphal O.A. New method for the extraction of R lipopolysaccharide // Eur. J. Biochem. - 1969. - V. 9, No. 2. - P. 245-249], in which dry bacterial cells are suspended three times in a mixture of 90% phenol: chloroform: petroleum ether (mp. 40-60 ° C) in a ratio of 2: 5: 8, respectively, shaken for 2 minutes with cooling (not higher than 20 ° C) and centrifuged for 15 minutes at 5000 rpm. The supernatants are combined, chloroform and petroleum ether are removed by distillation at 30-40 ° C. Distilled water is added dropwise to the phenolic phase until the LPS precipitates, which is separated by centrifugation at 3000 rpm for 10 minutes, and then the precipitate is washed 2-3 times with small portions of 80% phenol, washed three times with ether to remove phenol and dry in vacuo. LPS is dissolved in 50 ml of water, heated to 45 ° C, the viscosity of the solution is reduced by placing it in an ultra-vibrator for 5 min, after which LPS is precipitated by ultracentrifugation at 100,000 g for 4 hours. The precipitate is separated and dissolved in a small amount of water and lyophilized.
Для выделения ЛПС Chlamydia trachomatis используют описанный выше способ Galanos С., а также способ в модификации Nurminen М. [Nurminen М., Rietschel Е.Т., Brade Н. Chemical characterization of Chlamydia trachomatis lipopolysaccharide // Infect Immun. - 1985. - V. 48. - p. 573-575], заключающийся в том, что сухие клетки Chlamydia trachomatis (элементарные тельца) суспензируют в 2,5 мл 90%-ного водного раствора фенола и гомогенизируют в течение 5 мин с последующим перемешиванием на магнитной мешалке при 50°С в течение 30 мин. К смеси добавляют 4 мл петролейного эфира (т. кип. 90-100°С) и 2,5 мл хлороформа и перемешивают в течение 1 ч при комнатной температуре. После центрифугирования супернатант освобождают от органических растворителей при пониженном давлении и оставшуюся фенольную фазу осаждают 10 объемами охлажденного ацетона (-20°С). Осадок трижды отмывают холодным ацетоном, растворяют в воде и лиофилизируют. Сухой материал повторно экстрагируют смесью фенол-хлороформ-петролейный эфир по способу Galanos С. (см. выше), осаждают водой, отмывают ацетоном, растворяют в воде и сушат под вакуумом.To isolate LPS of Chlamydia trachomatis, the Galanos C. method described above is used, as well as the method modified by Nurminen M. [Nurminen M., Rietschel ET, Brade H. Chemical characterization of Chlamydia trachomatis lipopolysaccharide // Infect Immun. - 1985. - V. 48. - p. 573-575], which consists in the fact that the dry cells of Chlamydia trachomatis (elementary bodies) are suspended in 2.5 ml of a 90% aqueous phenol solution and homogenized for 5 min, followed by stirring on a magnetic stirrer at 50 ° C for 30 min To the mixture was added 4 ml of petroleum ether (mp. 90-100 ° C) and 2.5 ml of chloroform and stirred for 1 h at room temperature. After centrifugation, the supernatant was freed from organic solvents under reduced pressure and the remaining phenolic phase was precipitated with 10 volumes of chilled acetone (-20 ° C). The precipitate is washed three times with cold acetone, dissolved in water and lyophilized. The dry material is re-extracted with a mixture of phenol-chloroform-petroleum ether according to the method of Galanos C. (see above), precipitated with water, washed with acetone, dissolved in water and dried under vacuum.
Недостатками способов Galanos С. и Nurminen М. являются:The disadvantages of the methods Galanos S. and Nurminen M. are:
- системы органических веществ, используемые для выделения ЛПС, влияют на его структуру, конформацию, приводят к частичной деградации полимера, которая крайне нежелательна при проведении молекулярно-биологических исследований, так как эти изменения отражаются на биологической активности эндотоксина;- the systems of organic substances used to isolate LPS affect its structure, conformation, lead to partial degradation of the polymer, which is extremely undesirable when conducting molecular biological studies, since these changes affect the biological activity of endotoxin;
- органические вещества, используемые для выделения ЛПС, являются летучими, агрессивными, ядовитыми для человека и экологически вредными веществами.- organic substances used to isolate LPS are volatile, aggressive, toxic to humans and environmentally harmful substances.
- многоэтапность и длительность процедур выделения, что затрудняет процесс получения чистого ЛПС.- multi-stage and duration of isolation procedures, which complicates the process of obtaining pure LPS.
- невысокая степень очистки получаемых препаратов ЛПС от примесей бактериальных компонентов;- a low degree of purification of the obtained LPS preparations from impurities of bacterial components;
- использование специального и дорогостоящего оборудования;- use of special and expensive equipment;
- невысокий выход продукта из-за потери ЛПС на этапах ультрацентрифугирования или на нескольких процедурах лиофильной сушки, что к тому же может значительно нарушать нативные свойства ЛПС (в первую очередь ухудшается растворимость целевого продукта).- low product yield due to the loss of LPS at the stages of ultracentrifugation or at several freeze drying procedures, which can also significantly violate the native properties of LPS (first of all, the solubility of the target product worsens).
Наиболее близким к заявляемому способу является прототип - способ выделения ЛПС Chlamydia trachomatis (серовар Е и LGV) [Hosseinzadeh S., Pacey АА., Eley A. Chlamydia trachomatis induced death of human spermatozoa is caused primarily by lipopolysaccharide // J. Med. Microbiol. - 2003. - V. 52. - №3. - p. 193-200] путем суспензирования сухих бактериальных клеток в 2,5 мл 90%-ного водного раствора фенола, гомогенизирования в течение 5 мин с последующим перемешиванием на магнитной мешалке при 50°С в течение 30 мин. К смеси добавляют 4 мл петролейного эфира (т. кип. 90-100°С) и 2,5 мл хлороформа и перемешивают в течение 1 ч при комнатной температуре. После центрифугирования при 10000 g в течение 30 мин супернатант освобождают от органических растворителей на роторном испарителе при 40°С, а оставшуюся фенольную фазу осаждают 10 объемами охлажденного ацетона (-20°С). Осадок промывают холодным ацетоном и сушат под вакуумом.Closest to the claimed method is a prototype - a method for the isolation of LPS Chlamydia trachomatis (serovar E and LGV) [Hosseinzadeh S., Pacey AA., Eley A. Chlamydia trachomatis induced death of human spermatozoa is caused primarily by lipopolysaccharide // J. Med. Microbiol. - 2003. - V. 52. - No. 3. - p. 193-200] by suspending dry bacterial cells in 2.5 ml of a 90% aqueous phenol solution, homogenizing for 5 minutes, followed by stirring on a magnetic stirrer at 50 ° C for 30 minutes. To the mixture was added 4 ml of petroleum ether (mp. 90-100 ° C) and 2.5 ml of chloroform and stirred for 1 h at room temperature. After centrifugation at 10,000 g for 30 min, the supernatant was freed from organic solvents on a rotary evaporator at 40 ° C, and the remaining phenolic phase was precipitated with 10 volumes of chilled acetone (-20 ° C). The precipitate was washed with cold acetone and dried in vacuo.
Однако данный способ выделения ЛПС Chlamydia trachomatis имеет следующие недостатки:However, this method of isolating LPS of Chlamydia trachomatis has the following disadvantages:
- относится к жестким химическим методам выделения эндотоксина, что приводит к изменению исходной молекулярной организации биополимера, нарушая его нативную структуру и биологические свойства;- refers to harsh chemical methods for the isolation of endotoxin, which leads to a change in the initial molecular organization of the biopolymer, violating its native structure and biological properties;
- использование летучих, агрессивных, ядовитых для человека и экологически вредных веществ;- the use of volatile, aggressive, toxic to humans and environmentally harmful substances;
- неудовлетворительное качество получаемого препарата ЛПС из-за невысокой степени его очистки за счет присутствия в препарате примесей других бактериальных компонентов, в частности большого количества белка и нуклеиновых кислот, что может затруднить его дальнейшее использование;- unsatisfactory quality of the obtained LPS preparation due to the low degree of its purification due to the presence of other bacterial components in the preparation, in particular a large amount of protein and nucleic acids, which may complicate its further use;
Изобретение направлено на повышение степени чистоты, т.е. улучшение качества ЛПС Chlamydia trachomatis.The invention is aimed at increasing the degree of purity, i.e. improving the quality of LPS Chlamydia trachomatis.
Указанный технический результат достигается тем, что после фенольной экстракции липополисахарида из бактериальных клеток на следующем этапе супернатант отделяют от нерастворенных компонентов центрифугированием в течение 15 мин при 5000 об/мин и разводят его 0,1 М трис-HCl буфером (рН 7,5) в соотношении 1:9, а на заключительной стадии выделения проводят аффинную хроматографию липополисахарида Chlamydia trachomatis на конканавалин-А-сефарозе 4 В, после чего промывают 1 М раствором NaCl, забуференным трис-HCl буфером, и элюируют связанный на колонке липополисахарид 0,4-0,45 М раствором N-ацетил-D-глюкозамина в трис-HCl буфере с рН=8,0, с дальнейшей диализацией и лиофилизацией.The specified technical result is achieved by the fact that after phenol extraction of the lipopolysaccharide from bacterial cells in the next step, the supernatant is separated from the insoluble components by centrifugation for 15 min at 5000 rpm and diluted with 0.1 M Tris-HCl buffer (pH 7.5) in 1: 9 ratio, and at the final stage of isolation, affinity chromatography of Chlamydia trachomatis lipopolysaccharide on concanavalin A-sepharose 4B is carried out, then washed with 1 M NaCl solution, buffered Tris-HCl buffer, and bound on a lipopolysakh column is eluted rid 0.4-0.45 M solution of N-acetyl-D-glucosamine in Tris-HCl buffer with pH = 8.0, with further dialysis and lyophilization.
Выделение ЛПС Chlamydia trachomatis проводили следующим способом. В качестве источника ЛПС использовали сухие бактерии Chlamydia trachomatis, которые суспензировали в 2,5 мл 90%-ного водного раствора фенола, гомогенизировали в течение 5 мин и перемешивали на магнитной мешалке при 50°С в течение 30 мин. Не растворенные компоненты удаляли центрифугированием в течение 15 мин при 5000 об/мин, супернатант разводили 0,1 М трис-HCl буфером (рН 7,5) в соотношении 1:9.The isolation of LPS of Chlamydia trachomatis was carried out as follows. Dry Chlamydia trachomatis bacteria were used as the source of LPS, which were suspended in 2.5 ml of a 90% aqueous phenol solution, homogenized for 5 min, and stirred on a magnetic stirrer at 50 ° С for 30 min. The undissolved components were removed by centrifugation for 15 min at 5000 rpm, the supernatant was diluted with 0.1 M Tris-HCl buffer (pH 7.5) in a 1: 9 ratio.
Заключительная стадия выделения ЛПС Chlamydia trachomatis представляла собой аффинную хроматографию на конканавалин-А-сефарозе 4В. Через колонку конканавалин-А-сефарозы, уравновешенную трис-HCl буфером (рН 7,5), пропускали весь объем, полученный на предшествующей стадии фракционирования. От неспецифически связанных белков колонку промывали 1 М хлоридом натрия, забуференного трис-HCl буфером. Связанный на колонке ЛПС элюировали ступенчатым градиентом концентрации N-ацетил-D-глюкозамина от 0,1 до 0,5 М в трис-HCl буфере (рН=8,0). Собирали фракции, в каждой из которых определяли ЛПС по реакции с фенолом и серной кислотой, РНК - по поглощению при 260 нм, белок - по Лоури. Максимальная концентрация ЛПС выделялась при элюировании 0,4-0,45 М раствором N-ацетил-D-глюкозамина в трис-HCl буфере (рН=8,0). Фракции, содержащие ЛПС, собирали, диализировали против дистиллированной воды, лиофилизировали и хранили при -20°С.The final stage of the isolation of LPS of Chlamydia trachomatis was affinity chromatography on concanavalin A-sepharose 4B. The entire volume obtained in the previous fractionation step was passed through a concanavalin A Sepharose column equilibrated with Tris-HCl buffer (pH 7.5). From non-specifically bound proteins, the column was washed with 1 M sodium chloride buffered with Tris-HCl buffer. Bound on a LPS column was eluted with a stepwise gradient of the concentration of N-acetyl-D-glucosamine from 0.1 to 0.5 M in Tris-HCl buffer (pH = 8.0). Fractions were collected, in each of which the LPS was determined by reaction with phenol and sulfuric acid, RNA by absorption at 260 nm, protein by Lowry. The maximum LPS concentration was released upon elution with a 0.4-0.45 M solution of N-acetyl-D-glucosamine in Tris-HCl buffer (pH = 8.0). Fractions containing LPS were collected, dialyzed against distilled water, lyophilized and stored at -20 ° C.
Для подтверждения успешного выделения ЛПС Chlamydia trachomatis 20 мкл образца ЛПС, полученного предлагаемым способом, вносили в 14%-ный полиакриламидный гель (ПААГ) и проводили электрофорез при комнатной температуре в трис-глициновом буфере (рН 8,3) при напряжении 100-150 В. В качестве положительного контроля был использован ЛПС E. coli (серотип 055:В5, «Sigma»). Для выявления ЛПС гели обрабатывали азотнокислым серебром (рис. 1.).To confirm the successful isolation of LPS of Chlamydia trachomatis, 20 μl of the LPS sample obtained by the proposed method was added to a 14% polyacrylamide gel (PAGE) and electrophoresis was performed at room temperature in Tris-glycine buffer (pH 8.3) at a voltage of 100-150 V LPS of E. coli (serotype 055: B5, Sigma) was used as a positive control. To detect LPS, gels were treated with silver nitrate (Fig. 1.).
На рис. 1 (электрофорез в ПААГ), где дорожка 1 - ЛПС, выделенный из Chlamydia trachomatis (серовар Е) патентуемым способом; дорожка 2 - ЛПС E. coli (серотип 055:В5, «Sigma»), видно, что после аффинной хроматографии препарат ЛПС Chlamydia trachomatis гомогенен при электрофоретическом контроле чистоты.In fig. 1 (SDS page electrophoresis), where
Предлагаемый способ был успешно апробирован на кафедре химии ГБОУ ВПО Астраханского ГМУ Минздрава России в течение 2014 года.The proposed method was successfully tested at the Department of Chemistry SBEI HPE Astrakhan State Medical University of the Ministry of Health of Russia during 2014.
Очищенные элементарные тельца (ЭТ) Chlamydia trachomatis были получены из клеток McCoy по методике [Caldwell Н.D., Kromhout J., Schachter J. Purification and partial characterization of the major outer membrane protein of Chlamydia trachomatis // Infect Immun. - 1981. - V. 31. - p. 1161-1176]. ЛПС выделяли из лиофилизированных клеток (ЭТ) Chlamydia trachomatis (серовар Е).Purified Chlamydia trachomatis elementary bodies (ETs) were obtained from McCoy cells according to the method of [Caldwell N.D., Kromhout J., Schachter J. Purification and partial characterization of the major outer membrane protein of Chlamydia trachomatis // Infect Immun. - 1981. - V. 31. - p. 1161-1176]. LPS was isolated from lyophilized cells (ET) of Chlamydia trachomatis (Serovar E).
Ниже приводится результат апробации.The following is the result of testing.
50 мг сухих клеток ЭТ Chlamydia trachomatis суспензировали в 2,5 мл 90%-ного водного раствора фенола, гомогенизировали в течение 5 мин и перемешивали на магнитной мешалке при 50°С в течение 30 мин. Не растворенные компоненты удаляли центрифугированием в течение 15 мин при 5000 об/мин, супернатант разводили 0,1 М трис-HCl буфером (рН 7,5) в соотношении 1:9.50 mg of dry cells of ET Chlamydia trachomatis were suspended in 2.5 ml of a 90% aqueous phenol solution, homogenized for 5 min and stirred on a magnetic stirrer at 50 ° C for 30 min. The undissolved components were removed by centrifugation for 15 min at 5000 rpm, the supernatant was diluted with 0.1 M Tris-HCl buffer (pH 7.5) in a 1: 9 ratio.
Заключительная стадия выделения ЛПС Chlamydia trachomatis представляла собой аффинную хроматографию на конканавалин-А-сефарозе 4В. Через колонку конканавалин-А-сефарозы, уравновешенную трис-HCl буфером (рН 7,5), пропускали весь объем, полученный на предшествующей стадии фракционирования. От неспецифически связанных белков колонку промывали 1 М хлоридом натрия, забуференного трис-HCl буфером. Связанный на колонке ЛПС элюировали 0,4-0,45 М раствором N-ацетил-D-глюкозамина в трис-HCl буфере с рН=8,0. Фракции, содержащие ЛПС, собирали, диализировали против дистиллированной воды, лиофилизировали и хранили при -20°С.The final stage of the isolation of LPS of Chlamydia trachomatis was affinity chromatography on concanavalin A-sepharose 4B. The entire volume obtained in the previous fractionation step was passed through a concanavalin A Sepharose column equilibrated with Tris-HCl buffer (pH 7.5). From non-specifically bound proteins, the column was washed with 1 M sodium chloride buffered with Tris-HCl buffer. Bound on a LPS column was eluted with a 0.4-0.45 M solution of N-acetyl-D-glucosamine in Tris-HCl buffer with pH = 8.0. Fractions containing LPS were collected, dialyzed against distilled water, lyophilized and stored at -20 ° C.
В результате был получен и охарактеризован препарат ЛПС Chlamydia trachomatis, выделенный патентуемым способом (ЛПС1), а для сравнения был взят препарат ЛПС Chlamydia trachomatis, полученный способом-прототипом (ЛПС2).As a result, an LPS preparation of Chlamydia trachomatis isolated by the patented method (LPS 1 ) was obtained and characterized, and for comparison, an LPS preparation of Chlamydia trachomatis obtained by the prototype method (LPS 2 ) was taken.
Препараты ЛПС, выделенные разными способами, представляют собой хлопья белого цвета, хорошо растворимые в воде, сахарозо-фосфатном буферном растворе или в 0,9%-ном растворе NaCl.LPS preparations, isolated in different ways, are white flakes, readily soluble in water, sucrose-phosphate buffer solution or in 0.9% NaCl solution.
Определение химического состава проводили общепринятыми методами: суммарные углеводы по Дюбуа с тимолом и серной кислотой, белки по Лоури, нуклеиновые кислоты - по Спирину.The chemical composition was determined by conventional methods: total carbohydrates according to Dubois with thymol and sulfuric acid, proteins according to Lowry, nucleic acids - according to Spirin.
Сравнительный анализ препаратов, выделенных патентуемым способом (ЛПС1) и способом-прототипом (ЛПС2), показал сходные характеристики по проценту выхода образцов от сухого веса клеток (2-3%), однако по другим параметрам имелось значительное различие (табл. 1). Так, образец ЛПС2 содержал повышенное количество белка 6,2% и нуклеиновых кислот 3,5%, т.е. был недостаточной степени очистки.A comparative analysis of the preparations isolated by the patented method (LPS 1 ) and the prototype method (LPS 2 ) showed similar characteristics in terms of the percentage of the yield of samples from the dry weight of the cells (2-3%), however, there was a significant difference in other parameters (Table 1) . Thus, the LPS 2 sample contained an increased amount of 6.2% protein and 3.5% nucleic acids, i.e. was not sufficiently purified.
В таблице 1 приведена сравнительная характеристика чистоты ЛПС Chlamydia trachomatis, полученного предлагаемым способом выделения (ЛПС1) и способом-прототипом (ЛПС2).Table 1 shows a comparative characteristic of the purity of the LPS of Chlamydia trachomatis obtained by the proposed isolation method (LPS 1 ) and the prototype method (LPS 2 ).
Для подтверждения выделения и чистоты ЛПС Chlamydia trachomatis, полученного предлагаемым способом, проводили обращенно-фазовую высокоэффективную жидкостную хроматографию (ОФ ВЭЖХ) на хроматографическом комплексе Gilson.To confirm the isolation and purity of LPS of Chlamydia trachomatis obtained by the proposed method, reverse phase high performance liquid chromatography (RP HPLC) was performed on a Gilson chromatographic complex.
ОФ ВЭЖХ проводили на сорбенте силосорб С-18 (Чехия), который представляет собой частицы силикагеля, покрытые мономолекулярным слоем октадецилтрихлорсилана. Подвижной фазой служил линейный градиент ацетонитрила в 0,1% растворе трифторуксусной кислоты.RP-HPLC was performed on a S-18 silosorb sorbent (Czech Republic), which is silica gel particles coated with a monomolecular layer of octadecyltrichlorosilane. The mobile phase was a linear gradient of acetonitrile in a 0.1% trifluoroacetic acid solution.
Для анализа использовали: образец исходного препарата ЛПС Chlamydia trachomatis, выделенный после фенольной экстракции из бактериальных клеток (ЛПС0) (рис. 2); образец препарата ЛПС Chlamydia trachomatis, выделенный патентуемым способом (ЛПС1) (рис. 3); образец препарата ЛПС Chlamydia trachomatis, выделенный способом-прототипом (ЛПС2) (рис. 4).For analysis, we used: a sample of the initial LPS preparation of Chlamydia trachomatis isolated after phenolic extraction from bacterial cells (LPS 0 ) (Fig. 2); a sample of the LPS preparation of Chlamydia trachomatis isolated by the patented method (LPS 1 ) (Fig. 3); a sample of the LPS preparation of Chlamydia trachomatis isolated by the prototype method (LPS 2 ) (Fig. 4).
Анализ хроматограмм образцов ЛПС0, ЛПС1 и ЛПС2 методом ОФ ВЭЖХ (рис. 2, 3, 4 соответственно) показал основной пик, в котором содержится полисахарид. При сравнительном анализе хроматограмм образцов ЛПС Chlamydia trachomatis видно, что препарат ЛПС0 не очищен; в препарате ЛПС1, полученным патентуемым способом, отмечается только один основной пик, что доказывает чистоту препарата. В отличие от ЛПС1 в препарате ЛПС2, полученном способом-прототипом, отмечается 3-4 дополнительных значимых пика на 15,4; 17,8; 23,3 и 31 мин.Analysis of the chromatograms of samples LPS 0 , LPS 1 and LPS 2 by RP HPLC (Figs. 2, 3, 4, respectively) showed the main peak, which contains the polysaccharide. A comparative analysis of the chromatograms of the LPS samples of Chlamydia trachomatis shows that the LPS 0 preparation is not purified; in the LPS 1 preparation obtained by the patented method, there is only one main peak, which proves the purity of the drug. In contrast to LPS 1, in the LPS 2 preparation obtained by the prototype method, 3-4 additional significant peaks are noted at 15.4; 17.8; 23.3 and 31 minutes
При расчете чистоты ЛПС Chlamydia trachomatis планиметрическим методом в препарате ЛПС0 доля ЛПС по данным ОФ ВЭЖХ составляла примерно 8%; в препарате ЛПС1, выделенном патентуемым способом, 94,7%; а в препарате ЛПС2 - 77,6%.When calculating the purity of the LPS of Chlamydia trachomatis by the planimetric method in the LPS 0 preparation, the proportion of LPS according to RP HPLC was approximately 8%; in the LPS 1 preparation isolated by the patented method, 94.7%; and in the LPS 2 preparation - 77.6%.
Главное преимущество предлагаемого нами способа выделения ЛПС Chlamydia trachomatis заключается в применении аффинной хроматографии на конканавалин-А-сефарозе. Аффинная хроматография - наиболее целесообразный и рациональный метод получения чистых препаратов, достоинствами которого также является небольшое количество операций и высокий выход продукта. Широко известно эффективное использование углеводсвязывающих белков - лектинов в качестве лигандов в аффинной хроматографии. Так, например, применение лектинов в основном для очистки самых различных гликопротеидов значительно упрощает и ускоряет процесс очистки последних.The main advantage of our proposed method for isolating LPS of Chlamydia trachomatis is the use of affinity chromatography on concanavalin A-sepharose. Affinity chromatography is the most appropriate and rational method for obtaining pure preparations, the advantages of which are also a small number of operations and a high yield of product. The effective use of carbohydrate-binding proteins, lectins, as ligands in affinity chromatography is widely known. For example, the use of lectins mainly for the purification of a wide variety of glycoproteins significantly simplifies and speeds up the process of purification of the latter.
Важнейшей характеристикой лектинов является их свойство обратимо и избирательно связывать углеводы, не вызывая их химического превращения, специфичность их взаимодействия с углеводами. Лектины взаимодействуют как со свободными моно- и олигосахаридами, так и с остатками углеводов в составе гликопротеидов, полисахаридов и гликолипидов. Учитывая углеводную специфичность лектина конканавалин-А и присутствие в составе ЛПС Chlamydia trachomatis Д-глюкозамина, наблюдается их эффективное связывание. Это позволяет однократно повысить степень очистки ЛПС (по сравнению со способом-прототипом).The most important characteristic of lectins is their property of reversibly and selectively binding carbohydrates without causing their chemical conversion, the specificity of their interaction with carbohydrates. Lectins interact with both free mono- and oligosaccharides, as well as with carbohydrate residues in glycoproteins, polysaccharides and glycolipids. Considering the carbohydrate specificity of concanavalin-A lectin and the presence of D-glucosamine in the LPS composition of Chlamydia trachomatis, their effective binding is observed. This allows you to once increase the degree of purification of LPS (compared with the prototype method).
Преимущества патентуемого способа выделения ЛПС Chlamydia trachomatis с использованием аффинной хроматографии на конканавалин-А-сефарозе, в том, что способ позволяет улучшить качество препарата ЛПС Chlamydia trachomatis по сравнению со способом-прототипом и получить более химически чистый и гомогенный ЛПС, что одновременно дает возможность сократить применение ядовитых для человека и экологически вредных веществ.The advantages of the patented method for the isolation of LPS of Chlamydia trachomatis using affinity chromatography on concanavalin A-sepharose, in that the method allows to improve the quality of the LPS preparation of Chlamydia trachomatis compared to the prototype method and to obtain a more chemically pure and homogeneous LPS, which simultaneously makes it possible to reduce the use of toxic to humans and environmentally harmful substances.
Более высокое качество препарата ЛПС, выделенного описанным способом, позволит использовать препарат в широком наборе микробиологических, биохимических и иммунологических исследований.A higher quality of the LPS preparation isolated by the described method will allow using the drug in a wide range of microbiological, biochemical and immunological studies.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015113658/10A RU2593946C1 (en) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | METHOD OF EXTRACTING LIPOPOLYSACCHARIDE Chlamydia trachomatis |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015113658/10A RU2593946C1 (en) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | METHOD OF EXTRACTING LIPOPOLYSACCHARIDE Chlamydia trachomatis |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2593946C1 true RU2593946C1 (en) | 2016-08-10 |
Family
ID=56612989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015113658/10A RU2593946C1 (en) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | METHOD OF EXTRACTING LIPOPOLYSACCHARIDE Chlamydia trachomatis |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2593946C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2051969C1 (en) * | 1992-07-31 | 1996-01-10 | Иркутский научно-исследовательский противочумный институт Сибири и Дальнего Востока | Method of bacterial lipopolysaccharide preparing |
RU2237719C2 (en) * | 2002-11-28 | 2004-10-10 | Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН | Method for preparing lipopolysaccharides |
RU2260053C2 (en) * | 2002-06-26 | 2005-09-10 | Апарин Петр Геннадьевич | Method for isolation of bioactive fraction (baf) containing s-lipopolysaccharides (s-lps) from gram-negative bacteria, baf for prevention and treatment of diseases induced by endotoxic s-lps producing gram-negative bacteria, pharmaceutical composition, methods for inducing of protective immunity and improving state in patient in need of immune status increasing |
RU2483112C1 (en) * | 2012-04-03 | 2013-05-27 | Федеральное казенное учреждение здравоохранения "Российский научно-исследовательский противочумный институт "Микроб" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека ("РосНИПЧИ "Микроб" Роспотребнадзора) | Method to produce lypopolysaccharide of plague agent |
-
2015
- 2015-04-13 RU RU2015113658/10A patent/RU2593946C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2051969C1 (en) * | 1992-07-31 | 1996-01-10 | Иркутский научно-исследовательский противочумный институт Сибири и Дальнего Востока | Method of bacterial lipopolysaccharide preparing |
RU2260053C2 (en) * | 2002-06-26 | 2005-09-10 | Апарин Петр Геннадьевич | Method for isolation of bioactive fraction (baf) containing s-lipopolysaccharides (s-lps) from gram-negative bacteria, baf for prevention and treatment of diseases induced by endotoxic s-lps producing gram-negative bacteria, pharmaceutical composition, methods for inducing of protective immunity and improving state in patient in need of immune status increasing |
RU2237719C2 (en) * | 2002-11-28 | 2004-10-10 | Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН | Method for preparing lipopolysaccharides |
RU2483112C1 (en) * | 2012-04-03 | 2013-05-27 | Федеральное казенное учреждение здравоохранения "Российский научно-исследовательский противочумный институт "Микроб" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека ("РосНИПЧИ "Микроб" Роспотребнадзора) | Method to produce lypopolysaccharide of plague agent |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tang et al. | Exploring the antibacterial mechanism of essential oils by membrane permeability, apoptosis and biofilm formation combination with proteomics analysis against methicillin-resistant Staphylococcus aureus | |
Fregolino et al. | Identification and structural determination of the capsular polysaccharides from two Acinetobacter baumannii clinical isolates, MG1 and SMAL | |
Choi et al. | Highly purified mussel adhesive protein to secure biosafety for in vivo applications | |
Pupo et al. | Intact rough‐and smooth‐form lipopolysaccharides from E scherichia coli separated by preparative gel electrophoresis exhibit differential biologic activity in human macrophages | |
de Melo et al. | HGA-2, a novel galactoside-binding lectin from the sea cucumber Holothuria grisea binds to bacterial cells | |
Santos et al. | Strategies to obtain lectins from distinct sources | |
Rubeena et al. | Antimicrobial and biochemical characterization of a C-type lectin isolated from pearl spot (Etroplus suratensis) | |
Zähringer et al. | NMR-based structural analysis of the complete rough-type lipopolysaccharide isolated from Capnocytophaga canimorsus | |
KR20050027223A (en) | Method for detecting and for removing endotoxin | |
Ly et al. | Purification, characterization and biological effect of lectin from the marine sponge Stylissa flexibilis (Lévi, 1961) | |
MacLean et al. | The structure of the O-antigen in the endotoxin of the emerging food pathogen Cronobacter (Enterobacter) muytjensii strain 3270 | |
Alper et al. | Evaluation of cytotoxic, apoptotic effects and phenolic compounds of sea cucumberHolothuria tubulosa (Gmelin, 1791) extracts | |
Nguyen et al. | Applications of different solvents and conditions for differential extraction of lipopolysaccharide in Gram-negative bacteria | |
Arokiyaraj et al. | Purification and structural characterization of lectin with antibacterial and anticancer properties from grubs of hide beetle, Dermestes frischii | |
RU2593946C1 (en) | METHOD OF EXTRACTING LIPOPOLYSACCHARIDE Chlamydia trachomatis | |
Wang et al. | Purification and characterization of lipopolysaccharides | |
Pither et al. | Extraction, purification, and chemical degradation of lps from gut microbiota Strains | |
Turska-Szewczuk et al. | Structural analysis of the O-specific polysaccharide from the lipopolysaccharide of Aeromonas veronii bv. sobria strain K49 | |
Durairaj et al. | Purification, characterization and biological functions of metalloprotein isolated from haemolymph of mud crab Scylla serrata (Forskal, 1775) | |
Giangrande et al. | Innate immunity probed by lipopolysaccharides affinity strategy and proteomics | |
KȨDZIERSKA | N‐Acetylneuraminic Acid: a Constituent of the Lipopolysaccharide of Salmonella toucra | |
Man-Kupisinska et al. | Fractionation and analysis of lipopolysaccharide-derived oligosaccharides by zwitterionic-type hydrophilic interaction liquid chromatography coupled with electrospray ionisation mass spectrometry | |
EP4036245A1 (en) | Lipopolysaccharide production method | |
Turska-Szewczuk et al. | Structural characterization of the O-specific polysaccharide from the lipopolysaccharide of the fish pathogen Aeromonas bestiarum strain P1S | |
Muck et al. | Efficient method for preparation of highly purified lipopolysaccharides by hydrophobic interaction chromatography |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170414 |