초록 ▼

단백질의 소수성을 이용한 공업적 분리정제 공정을 개발하기 위하여 기포 분리 조작과 친수성 중합체를 이용한 수용액 이상계 분리공정에 관여하는 제요소에 대하여 조사하였다. 모델단백질을 이용한 소수성 Gel chromatography 에서 소수성의 차이에 따른 분리가 가능하였으며 단백질침전이나 기포가 형성되었을 때 elution profile의 변화가 관찰되었다.
기포분리조작에서 소수성이 큰 BSA에 비하여 소수성이 작은 ovalbumin의 표면과잉 형성 농도가 200배이상 높아 소수성에 의한 선택적 분리 가능성을 발견하

단백질의 소수성을 이용한 공업적 분리정제 공정을 개발하기 위하여 기포 분리 조작과 친수성 중합체를 이용한 수용액 이상계 분리공정에 관여하는 제요소에 대하여 조사하였다. 모델단백질을 이용한 소수성 Gel chromatography 에서 소수성의 차이에 따른 분리가 가능하였으며 단백질침전이나 기포가 형성되었을 때 elution profile의 변화가 관찰되었다.
기포분리조작에서 소수성이 큰 BSA에 비하여 소수성이 작은 ovalbumin의 표면과잉 형성 농도가 200배이상 높아 소수성에 의한 선택적 분리 가능성을 발견하였다. 기포분리조작에서 pH, 용액의 온도, 가스유입속도, 염농도 등의 영향을 관찰하였다. 일반적으로 소수성이 크고 분자량이 작은 albumin,α?-및 α-?globulin들이 쉽게 foamate로 분리되는 경향을 나타내었다.
수용액 이상계를 이용한 단백질의 분리실험에서 poly(ethylene glycol)-Dextran이상계와 poly(ethylene glycol)-인산염용액 이상계에서의 단백질 분리 농축현상을 관찰하였다. PEG-Dextran 이상계에서는 PEG에 palmitate를 부착시킨 PEG-P를 2% 수준 첨가함으로서 소수성에 의한 단백질 분획이 크게 조장되었다. PEG-인산염용액 이상계에서는 PEG의 분자량을 조절하거나 PEG와 인산염 농도를 조절함으로서 단백질, 핵산, 세포벽잔사들을 분리할 수 있었다. 이 조작에 세포의 β-galactosidase를 2단계공정으로 2배 분리 농축시킬 수 있었다.

Abstract ▼

The factors governing foam separation and aqueous two-phase separation of proteins were investigated in order to develop industrial separation processes for protein purification by using the hydrophobicity of proteins. In a hydrophobic gel chromatography, the separation of model proteins of differen

The factors governing foam separation and aqueous two-phase separation of proteins were investigated in order to develop industrial separation processes for protein purification by using the hydrophobicity of proteins. In a hydrophobic gel chromatography, the separation of model proteins of different hydrophobicity was possible and the protein aggregation and foam formation altered the elution profile. In foam separation process, the concentration of ovalbumin for the surface excess formation was 200 times higher than that of BSA, which has distinctly higher hydrophobicity than ovalbumin. It indicates the possibility of selective separation of the proteins of different hydrophobicity in a mixture by using foam separation. The effects of pH, temperature, gas flow rate, salt concentration on the foam separation process were investigated. The movement of protein fractions in bovine serum by foam separation was detected by PEG electrophoresis. In general, serum albumin, α?and α?-globulins, which have relatively higher hydrophobicity and lower molecular weight, moved easily to the foamate.
For the aqueous two-phase system separation, poly (ethylene glycol) -Dextran and PEG-polyphosphate buffer systems were studied. Addition of 2% level of PEG-palmitate to the PEG-Dextran system increased remarka- bly the partition coefficient of the proteins of higher surface hydropho- bicity. In PEG-PPB system, proteins could be separated from cellular debries and nucleic acids and concentrated by the selection of PEG molecular weight and the adjustment of PPB concentration. By using this mechanism, intracellular β-galactosidase in fermentation broth could be separated and concentrated by 2-fold in a two-step aqueous two-phase separation system.

목차 Contents

• 1. 소수성 Gel Chromatography에 의한 기준 단백질들의 분획현상...15
• 1.1 서론...15
• 1.2 재료...16
• 1.3 방법...16
• 1.4 결과 및 고찰...17
• 1.4.1 모델단백질의 소수성...17
• 2. 기포분리조작...22
• 2.1 단백질의 기포분리에 영향을 미치는 요소들에 관한 연구...22
• 2.1.1. 서론...22
• 2.1.2. 재료 및 방법...24
• 2.1.2.1. 실험재료...24
• 2.1.2.2. 기포분리 장치의 제작 및 조작법...24
• 2.1.2.3. 단백질 용액의 제조 및 농도 측정...24
• 2.1.2.4. 단백질 용액의 표면장력 측정...26
• 2.1.2.5. pH. 온도 및 가스유입속도 조절...26
• 2.1.3. 결과 및 고찰...27
• 2.1.3.1. 기포분리가 이루어지는 BSA 농도...27
• 2.1.3.2. pH의 영향...27
• 2.1.3.3. 온도의 영향...30
• 2.1.3.4. 가스 유입속도의 영향...30
• 2.1.3.5. $(NH_4)_2 SO_4$첨가효과...33
• 2.1.3.6. 단백질의 소수성에 의한 영향...33
• 2.2. 소혈청 단백질 분획들의 기포분리 현상에 관한 연구...36
• 2.2.1. 서론...36
• 2.2.2. 재료 및 방법...38
• 2.2.2.1. 소혈청액의 제조...38
• 2.2.2.2. 기포분리 조작...38
• 2.2.2.3. 표면장력 측정...38
• 2.2.2.4. DISC PAG 전기영동 분석...38
• 2.2.3. 결과 및 고찰...39
• 2.2.3.1. 표면과잉 형성 농도...39
• 2.2.3.2. pH의 영향...39
• 2.2.3.3. 온도의 영향...43
• 2.2.3.4. 가스 유입속도의 영향...43
• 2.2.3.5. 이온강도의 영향...47
• 2.2.3.6. 염류 첨가에 따른 단백질 농축율과 표면장력과의 관계...53
• 3. 수용액이상계 분리 조작...54
• 3.1. PEG-Dextran 수용액 이상계 분리조작에 관여하는 제요소들의 영향...54
• 3.1.1. 서론...54
• 3.1.2. 실험재료 및 방법...57
• 3.1.2.1. 재료...57
• 3.1.2.2. Phase Diagram 작성...57
• 3.1.2.3. 금속염의 첨가...59
• 3.1.2.4. 전위차 측정...59
• 3.1.3. 결과 및 고찰...60
• 3.1.3.1. PEG/Dextran 이상계에서 여러 기준 단백질들의 분획...60
• 3.1.3.2. PEG- P/Dextran 이상계에서의 단백질 분획계수...64
• 3.1.3.3. Binodial line의 위치에 대한 pH의 염농도의 영향...69
• 3.1.3.4. 단백질 분획계수에 대한 pH의 영향...69
• 3.1.3.5. 금속염의 첨가효과...73
• 3.2. PEG-PPB 수용액 이상계분리 조작에 관여하는 제요소들의 영향...78
• 3.2.1. 서론...78
• 3.2.2. 실험재료 및 방법...80
• 3.2.2.1. 재료...80
• 3.2.2.2. Phase Diagram 작성...80
• 3.2.2.3. 전위차 측정...80
• 3.2.2.4. 단백질 분획실험...80
• 3.2.3. 결과 및 고찰...82
• 3.2.3.1. PEG/PPB 의 Phase Diagram...82
• 3.2.3.2. PEG-PPB 이상계에서 형성된 전위차와 분획계수와의 관계...82
• 3.2.3.3. PEG/PPB 조성의 변화에 따른 단백질들의 분획현상...86
• 3.3. Poly(ethylene glycol)/인산염 용액이상계를 이용한 $ \underline{Lactobacillus} $ $ \underline{sporogenes} $가 생산하는 균체내 ${\beta}$-galactosidase의 추출분리에 관한 연구...91
• 3.3.1. 서론...91
• 3.3.2. 실험재료 및 방법...92
• 3.3.2.1. 재료...92
• 3.3.2.2. 세포 파쇄...92
• 3.3.2.3. PEG/Salt 액상 이상계에서 균체 내용물들의 분획...92
• 3.3.2.4. 역가 및 단백질 농도 측정...93
• 3.3.2.5. 핵산 측정...93
• 3.3.3. 결과 및 고찰...94
• 3.3.3.1. Poly(ethylene glycon)-Salt 액상이상계에서 $ \underline{Lactobacillus} $ $ \underline{sporogenes} $로 부터 생산된 ${\beta}$-galactosidase의 분리...94
• 3.3.3.2. PEG-Salt 액상 이상계에서 이단계 추출 (two-phase extraction)에 의한 ${\beta}$-galactosidase의 분리...100