Published August 23, 2018
| Version v1
Publication
Open
Purification, characterization and immunogenicity assessment of glutaminase free L-asparaginase from Streptomyces brollosae NEAE-115
- 1. City of Scientific Research and Technological Applications
- 2. Mansoura University
Description
L-asparaginase is a potential therapeutic enzyme widely used in the chemotherapy protocols of pediatric and adult patients with acute lymphoblastic leukemia. However, its use has been limited by a high rate of hypersensitivity in the long-term used. Hence, there is a continuing need to search for other L-asparaginase sources capable of producing an enzyme with less adverse effects. Production of extracellular L-asparaginase by Streptomyces brollosae NEAE-115 was carried out using submerged fermentation. L-asparaginase was purified by ammonium sulphate precipitation and pure enzyme was reached using ion-exchange chromatography, followed by enzyme characterization. Anticancer activity towards Ehrlich Ascites Carcinoma (EAC) cells was investigated in female Swiss albino mice by determination of tumor size and the degree of tumor growth inhibition. The levels of anti-L-asparaginase IgG antibodies in mice sera were measured using ELISA method. The purified L-asparaginase showed a total activity of 795.152 with specific activity of 76.671 U/mg protein and 7.835 − purification fold. The enzyme purity was confirmed by using SDS–PAGE separation which revealed only one distinctive band with a molecular weight of 67 KDa. The enzyme showed maximum activity at pH 8.5, optimum temperature of 37 °C, incubation time of 50 min and optimum substrate concentration of 7 mM. A Michaelis-Menten constant analysis showed a Km value of 2.139 × 10− 3 M with L-asparagine as substrate and Vmax of 152.6 UmL− 1 min− 1. The half-life time (T1/2) was 65.02 min at 50°С, while being 62.65 min at 60°С. Furthermore, mice treated with Streptomyces brollosae NEAE-115 L-asparaginase showed higher cytotoxic effect (79% tumor growth inhibition) when compared to commercial L-asparaginase group (67% tumor growth inhibition). The study reveals the excellent property of this enzyme which makes it highly valuable for development of chemotherapeutic drug.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
L - asparaginase هو إنزيم علاجي محتمل يستخدم على نطاق واسع في بروتوكولات العلاج الكيميائي لمرضى الأطفال والبالغين المصابين بسرطان الدم الليمفاوي الحاد. ومع ذلك، فقد كان استخدامه محدودًا بسبب ارتفاع معدل فرط الحساسية على المدى الطويل. وبالتالي، هناك حاجة مستمرة للبحث عن مصادر L - asparaginase الأخرى القادرة على إنتاج إنزيم ذي تأثيرات ضارة أقل. تم إنتاج L - asparaginase خارج الخلية بواسطة Streptomyces brollosae NEAE -115 باستخدام التخمير المغمور. تمت تنقية L - asparaginase عن طريق ترسيب كبريتات الأمونيوم وتم الوصول إلى الإنزيم النقي باستخدام كروماتوغرافيا التبادل الأيوني، تليها توصيف الإنزيم. تم التحقيق في النشاط المضاد للسرطان تجاه خلايا Ehrlich Ascites Carcinoma (EAC) في إناث الفئران البيضاء السويسرية من خلال تحديد حجم الورم ودرجة تثبيط نمو الورم. تم قياس مستويات الأجسام المضادة لـ L - asparaginase IgG في مصل الفئران باستخدام طريقة ELISA. أظهر L - asparaginase المنقى نشاطًا إجماليًا قدره 795.152 مع نشاط محدد من 76.671 U/mg بروتين و 7.835 − طية تنقية. تم تأكيد نقاء الإنزيم باستخدام فصل SDS - PAGE الذي كشف عن نطاق مميز واحد فقط بوزن جزيئي قدره 67 كيلو دالتون. أظهر الإنزيم أقصى نشاط عند درجة الحموضة 8.5، ودرجة الحرارة المثلى 37 درجة مئوية، ووقت الحضانة 50 دقيقة وتركيز الركيزة الأمثل 7 مم. أظهر تحليل ثابت لـ Michaelis - Menten قيمة كم تبلغ 2.139 × 10− 3 م مع L - asparagine كركيزة و Vmax من 152.6 UmL− 1 دقيقة− 1. كان عمر النصف (t1/2) 65.02 دقيقة عند 50درجةمئوية، بينما كان 62.65 دقيقة عند 60درجةمئوية. علاوة على ذلك، أظهرت الفئران التي عولجت بـ Streptomyces brollosae NEAE -115 L - asparaginase تأثيرًا سامًا للخلايا أعلى (تثبيط نمو الورم بنسبة 79 ٪) عند مقارنتها بمجموعة L - asparaginase التجارية (تثبيط نمو الورم بنسبة 67 ٪). تكشف الدراسة عن الخاصية الممتازة لهذا الإنزيم مما يجعله ذا قيمة عالية لتطوير عقار العلاج الكيميائي.Translated Description (French)
La L-asparaginase est une enzyme thérapeutique potentielle largement utilisée dans les protocoles de chimiothérapie des patients pédiatriques et adultes atteints de leucémie lymphoblastique aiguë. Cependant, son utilisation a été limitée par un taux élevé d'hypersensibilité à long terme. Par conséquent, il est toujours nécessaire de rechercher d'autres sources de L-asparaginase capables de produire une enzyme ayant moins d'effets indésirables. La production de L-asparaginase extracellulaire par Streptomyces brollosae NEAE-115 a été réalisée par fermentation immergée. La L-asparaginase a été purifiée par précipitation de sulfate d'ammonium et l'enzyme pure a été atteinte par chromatographie d'échange d'ions, suivie d'une caractérisation enzymatique. L'activité anticancéreuse envers les cellules d'Ehrlich Ascites Carcinoma (EAC) a été étudiée chez des souris albinos suisses femelles par détermination de la taille de la tumeur et du degré d'inhibition de la croissance tumorale. Les taux d'anticorps IgG anti-L-asparaginase dans les sérums de souris ont été mesurés à l'aide de la méthode ELISA. La L-asparaginase purifiée a montré une activité totale de 795,152 avec une activité spécifique de 76,671 U/mg de protéine et un pli de purification de 7,835 −. La pureté de l'enzyme a été confirmée en utilisant la séparation SDS–PAGE qui n'a révélé qu'une seule bande distinctive avec un poids moléculaire de 67 KDa. L'enzyme a montré une activité maximale à pH 8,5, une température optimale de 37 °C, un temps d'incubation de 50 min et une concentration optimale de substrat de 7 mM. Une analyse à constante de Michaelis-Menten a montré une valeur de Km de 2,139 × 10− 3 M avec la L-asparagine comme substrat et Vmax de 152,6 UmL− 1 min− 1. Le temps de demi-vie (T1/2) était de 65,02 min à 50°С, tout en étant de 62,65 min à 60°С. De plus, les souris traitées avec la L-asparaginase NEAE-115 de Streptomyces brollosae ont montré un effet cytotoxique plus élevé (inhibition de la croissance tumorale de 79 %) par rapport au groupe commercial L-asparaginase (inhibition de la croissance tumorale de 67 %). L'étude révèle l'excellente propriété de cette enzyme qui la rend très précieuse pour le développement de médicaments chimiothérapeutiques.Translated Description (Spanish)
La L-asparaginasa es una enzima terapéutica potencial ampliamente utilizada en los protocolos de quimioterapia de pacientes pediátricos y adultos con leucemia linfoblástica aguda. Sin embargo, su uso se ha visto limitado por una alta tasa de hipersensibilidad a largo plazo. Por lo tanto, existe una necesidad continua de buscar otras fuentes de L-asparaginasa capaces de producir una enzima con menos efectos adversos. La producción de L-asparaginasa extracelular por Streptomyces brollosae NEAE-115 se llevó a cabo utilizando fermentación sumergida. La L-asparaginasa se purificó mediante precipitación con sulfato de amonio y se alcanzó la enzima pura utilizando cromatografía de intercambio iónico, seguido de caracterización enzimática. Se investigó la actividad anticancerígena hacia las células del carcinoma ascítico de Ehrlich (EAC) en ratones albinos suizos hembra mediante la determinación del tamaño del tumor y el grado de inhibición del crecimiento tumoral. Los niveles de anticuerpos IgG anti-L-asparaginasa en sueros de ratones se midieron utilizando el método ELISA. La L-asparaginasa purificada mostró una actividad total de 795,152 con una actividad específica de 76,671 U/mg de proteína y 7,835 veces de purificación. La pureza enzimática se confirmó mediante el uso de separación por SDS–PAGE que reveló solo una banda distintiva con un peso molecular de 67 KDa. La enzima mostró actividad máxima a pH 8,5, temperatura óptima de 37 °C, tiempo de incubación de 50 min y concentración óptima de sustrato de 7 mM. Un análisis constante de Michaelis-Menten mostró un valor de Km de 2.139 × 10− 3 M con L-asparagina como sustrato y Vmax de 152.6 UmL− 1 min− 1. El tiempo de semivida (T1/2) fue de 65.02 min a 50°С, mientras que fue de 62.65 min a 60°С. Además, los ratones tratados con L-asparaginasa de Streptomyces brollosae NEAE-115 mostraron un mayor efecto citotóxico (79% de inhibición del crecimiento tumoral) en comparación con el grupo de L-asparaginasa comercial (67% de inhibición del crecimiento tumoral). El estudio revela la excelente propiedad de esta enzima que la hace muy valiosa para el desarrollo de fármacos quimioterapéuticos.Files
s40360-018-0242-1.pdf
Files
(3.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:0a19c9d84f362ec07a25e3f24e471ac9
|
3.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تنقية وتوصيف وتقييم مناعة L - asparaginase الخالية من الجلوتامين من Streptomyces brollosae NEAE -115
- Translated title (French)
- Purification, caractérisation et évaluation de l'immunogénicité de la L-asparaginase libre de glutaminase de Streptomyces brollosae NEAE-115
- Translated title (Spanish)
- Purificación, caracterización y evaluación de la inmunogenicidad de la L-asparaginasa libre de glutaminasa de Streptomyces brollosae NEAE-115
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2888608741
- DOI
- 10.1186/s40360-018-0242-1
References
- https://openalex.org/W126109032
- https://openalex.org/W1519254053
- https://openalex.org/W1527527962
- https://openalex.org/W1555805954
- https://openalex.org/W1574173284
- https://openalex.org/W1642814657
- https://openalex.org/W1775749144
- https://openalex.org/W1961533631
- https://openalex.org/W1970963500
- https://openalex.org/W1974427487
- https://openalex.org/W1990054174
- https://openalex.org/W1997251588
- https://openalex.org/W2000052414
- https://openalex.org/W2004039379
- https://openalex.org/W2015090771
- https://openalex.org/W2018289835
- https://openalex.org/W2027012851
- https://openalex.org/W2028670203
- https://openalex.org/W2045356171
- https://openalex.org/W2048252038
- https://openalex.org/W2048275288
- https://openalex.org/W2054038164
- https://openalex.org/W2062127424
- https://openalex.org/W2080051364
- https://openalex.org/W2091334604
- https://openalex.org/W2100837269
- https://openalex.org/W2102174268
- https://openalex.org/W2103347449
- https://openalex.org/W2109082013
- https://openalex.org/W2116390508
- https://openalex.org/W2118348347
- https://openalex.org/W2141558651
- https://openalex.org/W2143187437
- https://openalex.org/W2184701043
- https://openalex.org/W2268364751
- https://openalex.org/W2284024436
- https://openalex.org/W2324564048
- https://openalex.org/W2338056989
- https://openalex.org/W2341552551
- https://openalex.org/W2404072961
- https://openalex.org/W2413942794
- https://openalex.org/W2466421938
- https://openalex.org/W2487788939
- https://openalex.org/W2508355666
- https://openalex.org/W2692981952
- https://openalex.org/W2782392383
- https://openalex.org/W4210710755
- https://openalex.org/W4242164740
- https://openalex.org/W4245786590
- https://openalex.org/W4324262537
- https://openalex.org/W51517360
- https://openalex.org/W965786257