Recovery of Intracellular Enzyme Using Phage Lysogen and Expanded Bed Adsorption

Phage Lysogen과 Expanded Bed Adsorption을 이용한 세포내 효소의 회수

In the production of recombinant protein using E. coli, phage lysogen system can be usefully applied for simultaneously achieving protein production at high cell concentration and recovery by cell disruption in the same bioreactor. A major drawback of this system is that the intracellular product and complex broth components are mixed together in culture broth and hence purification efficiency is reduced. With the E. coli double-lysogen system, the expanded bed adsorption is very useful because the pretreatment processes in a routine bioseparation process can be done in a single column operation, and therefore may contribute towards lowering the operating cost of overall recovery/purification process. In the operation of EBA, it has been observed that the change in broth feed volume does not influence much the protein recovery in a tested range. The amount of protein adsorption per mL of resin was increased from $3.44{\times}106unit to 5.28{\times}106unit$ by doubling the column length. By two-fold increase of the column diameter, the ratio of protein concentration in eluent to that in feed was increased from 0.8 to 2.1. It is concluded from the present investigation that the increase of column length and diameter is necessary to enhance the protein adsorption amount per volume of resin and protein concentration in the eluent. The development of resins with various physical properties will be necessary for more extensive application of EBA.

Phage lysogen계는 통일 반응기 내에서 단백질 고농도 생산과 세포파괴를 수행할 수 있는 장점을 가지나, 배양액내 다양한 배지생분과 세포내외 물질 이 흔재하게 되어 분리, 정제 공정에서의 효율이 감소되는 단점이 있다. 본 실험에서는 이러한 E. coli double-lysogen 계의 단점을 Expanded Bed Adsorption을 적용함으로써, 세포분리 빛 세포파괴 공정과, 잔류물질 제거를 위한 전처리 공정을 간소화 할 수 있었다. 이러한 공정의 간소화를 통해 생물 공학적 제품 생산시 생산비용의 감소와 생산효율 증 대를 이룰 수 있을 것으로 생각된다. EBA의 운전에 있어 배양용액의 주입량을 1/2로 감소시키는 경우 resin에 홉착되지 않고 손실되는 단백질과 흡착후 용리되는 단백질양이 모두 감소하 여 실험한 범위에서 주입량 감소에 의한 영향은 없 는 것으로 나타났다. Column 길이를 2배 증가시킨 경우 resin 1mL당 홉착되는 단백질 양이 $3.44{\times}106unit 에서 5.28{\times}106unit$ 으로 65% 증가하였으며, column 지름을 2배 증가시키는 경우 용리액의 농축비가 0.8에서 2.1로 증가하였다. 따라서 resin 단위 부피당 흡착량의 증 가를 위해서는 column의 길이를 증가시키는 것이 펼요하며, 높은 농도의 용리액을 얻기 위해서는 col­u umn의 지름을 증가시키는 것이 척절하다고 판단된다. EBA의 광범위한 사용을 위해서는 목적 단백질에 적합한 물성을 갖는 reSIn의 개발이 중요하며, 주어 진 상황에 따른 운전 조건의 최적화가 필요하다고 판단된다.