동물 혈청 중의 IgG (Immunoglobulin G)에 해당되는 난황에 포함된 면역 단백질 IgY (Immunoglobulin Yolk)는 식품 단백질로 장내 면역 물질로 중요하다. IgY를 정제하기 위해 신선란의 노른자에 카리지난이나 아라빅검을 전처리 물질로 사용하였다. 전처리 후 FPLC (Fast Protein Liquid chromatography)의 DEAE (Diethylaminoethyl) Sepharose 칼럼에서 이온교환법에 의해 불순물을 제거하여 IgY를 얻고, GF HPLC (Gel Filtration High Performance Liquid Chromatography)로 IgY의 분자량을 측정하고 표준 IgY와 비교하여 IgY 단백질을 동정하였다. GF HPLC에서 IgY의 다양성을 발견하였고 IgY 단백질 군의 다양성을 IE HPLC (Ion Exchange High Performance Liquid Chromatography)에서 AX, CX, SCX 칼럼을 사용하여 pH, NaCl 농도를 바꾸어 조사하였다. AX를 사용하여 0.5M NaCl, pH=8 조건에서 3개의 IgY 피크를 분리하였고, SCX를 이용했을 때 0.5M NaCl, pH=5 조건에서도 3개의 IgY 피크를 분리할 수 있었다.
계란의 난황으로부터 유래한 IgY의 분리와 정제과정이 흐름을 정리한 결과, 난황에서의 수용성 단백질의 분리단계가 단백질의 수율을 증가시키는데 가장 큰 영향을 미치는 것으로 판단되었다. 본 연구에서는 자연 침전방법을 통하여 실험하였는데 수율의 증가를 위해서는 원심분리와 같이 수용성 단백질의 양을 많이 얻을 수 있는 방법이 필요하고, 인지질이나 lipoprotein등의 성분의 제거효율을 높이기 위해서는 x-carrageenan등과 같은 natural gum성분의 첨가와 같은 방법이 필요하다. 그러므로 자연침전을 이용하여 수율의 증가측면과 비용의 절감의 효과를 얻을 수 있었다. 보다 효율적인 IgY의 분리를 위해서는 초기 단계에서 수율의 극대화와 불순성분 제거의 최대화가 동시에 요구되고 있다. 전처리 후의 시료를 이용하여 이온교환 크로마토그래피와 gel filtration chromatography를 통해 순도 90% 이상의 IgY를 얻을 수 있었다.
A study was conducted to develop optimal conditions for a large-scale, sequential separation method for value-added components from egg yolk. Starting with liquid egg yolk, immunoglobulin Y (IgY), phospholipids, and neutral lipids were extracted sequentially using water, ethanol, and n-hexane. The remainder was yolk proteins. Adjusting the pH of diluted egg yolk to pH 5.0-5.2 decreased phospholipids content in the supernatant after centrifugation, which was very important for preventing clogging problem of ultrafiltration filters during the subsequent concentration step for IgY separation. Extraction of precipitants after centrifugation with four volumes of 100% ethanol once removed most of the phospholipids and the purity of phospholipids was more than 85% (wt.) after drying. The subsequent extraction of precipitant from ethanol extraction with four volumes of hexane 3 times removed neutral lipids almost completely and resulted in a high protein product with minimal lipids. The sequential separation method is considered to be advantageous for large-scale separations of many valuable components from egg yolk.
난황에 포함된 IgY는 포유동물에 있는 바이러스나 항원에 반응하는 항체와 같은 역할을 한다. IgY 분리를 위해 난황을 전처리한 후 3-zone SMB를 이용하여 지질단백질들로 부터 분리하는 전산모사연구를 수행하였다. 회분식 크로마토그래피와 pulse input method(PIM) 실험을 이용하여 전산모사 매개변수와 흡착 등온식을 얻었다. Aspen simulator를 이용하여 전산모사를 수행하여 IgY를 분리할 수 있는 SMB 운전조건을 다음과 같이 제시할 수 있었다. 삼각형 이론의 $m_2$와 $m_3$ 값은 각각 0.18, 1.0이고 스위칭 타임은 419 초이었다. 전산모사 결과 raffinate의 IgY 순도가 98.39%이고 두번째 싸이클에서 순도가 정상상태에 도달하였다.
닭을 이용한 egg yolk immunoglobulin (IgY)의 생산과 이용 가능성을 조사하기 위하여 pepper mild mottle virus (PMMoV)로 닭을 면역하였다. Ring-test로 달걀의 난황에서 분리 정제한 IgY의 역가를 조사한 결과 IgY의 최고 역가는 1:2,560이었고 달걀 l 개에서 대략 $60{\sim}80 mg$의 IgY를 얻을 수 있었다. 최고역가를 갖는 IgY를 이용하여 Gelrite gel 이중확산법, 효소면역항체법 (ELISA), 조직자국면역반응법을 실시한 결과 간접면역효소항체법의 PMMoV 검출 감도는 1 ng/ml 이었고, 검정법의 바이러스 검출감도와 특이도는 IgG와 비슷한 경향을 보였다. 그러므로 한 마리의 닭으로부터 대량으로 생산 가능한 IgY는 식물바이러스에 대한 항체생산과 혈청학적 검정에 유용할 것으로 생각한다.
It has been recognized that the hen, like its mammalian counterparts, provides young chicks with antibodies as protection against hostile invaders. This system facilitates the transfer of specific antibodies from serum to egg yolk, and provides a supply of antibodies called immunoglobulin Y(IgY) to the developing embryo and the hatched chick. The protection against pathogens that the relatively immune-incompetent newly hatched chick has, is through transmission of antibodies from the mother via the egg. Egg yolk, therefore, can be loaded with a large amount of IgY against pathogens which can immobilize the existing or invading pathogens during the embryo development or in day-old chicks. Thus, the immunization of laying hens to various pathogens results in production of different antigen-specific IgY in eggs. Egg yolk contains 8∼20 mg of jmmunoglobulins (IgY) per ml or 136∼340 mg per yolk suggesting that more than 30 g of IgY can be obtained from one immunized hen in a year. By immunizing laying hens with antigens and collecting IgY from egg yolk, low cost antibodies at less than $10 per g compared to more than $20,000 per g of mammalian IgG can be obtained. This IgY technology opens new potential market applications in medicine, public health, veterinary medicine and food safety. A broader use of IgY technology could be applied as biological or diagnostic tool, nutraceutical or functional food development, oral-supplementation for prophylaxis, and as pathogen-specific antimicrobial agents for infectious disease control. This paper has emphasized that when IgY-loaded chicken eggs are produced and consumed, the specific antibody binds, immobilizes and consequently reduces or inhibits the growth or colony forming abilities of microbial pathogens. This concept could serve as an alternative agent to replace the use of antibiotics, since today, more and more antibiotics are less effective in the treatment of infections, due to the emergence of drug-resistant bacteria.
Immunogenicity of Escherichia coli pilus and LT were evaluated in 20-week-old hens. The antigens were consisted of K88, K99, 987p pilus and heat labile toxin purified from enterotoxigenic Escherichia coli. The durations of antibody titers in sera and egg yolk were investigated by an enzyme-linked immunosorbent assay(ELISA). After first inoculation, antibody titers in sera reached at peak 2 weeks postinoculation. However, peak antibody titers in egg yolk were detected 4 weeks postinoculation, indicating that transfer of immunoglobulin from serum to egg yolk took about two weeks period. Although there were slight reduction in titers, the specific antibodies in egg yolk lasted up to 3 months. Immune responses against monovalent and combined antigens were showed as almost same patterns. The transfer rate of antibodies from serum to egg yolk didn't show any significant differences among three pilus antigens in this study. Considering the concentrations of antigens in each inoculated group, multivalent antigens containing heat labile toxin of E coli were found to be more immunogenic than monovalent antigen in producing specific antibodies. From this experiment, it was demonstrated that multivalent antigens containing three pilus and heat labile toxin could be a promising candidate for the production of egg yolk antibodies for prophylactic use in preventing swine colibacillosis in future.
The present study evaluated the potential use of immunoglobulin prepared from egg yolk of chickens immunized with Escherichia coli K88 (IgY-Ec) in the control of E. coli K88 infection in RAW 264.7 murine macrophage. The binding activity of IgY-Ec against E. coli K88 surface protein was more specific and increased than control IgY. In infection assay of E. coli in macrophage, the specific IgY-Ec to E. coli K88 remarkably inhibited the phagocytic activity comparing to nonspecific IgY (p<0.001). In adherence assay, bacterial adhesion on macrophage cells was definitely reduced by preincubation of IgY-Ec compared with nonspecific IgY (p<0.05). These findings suggested that IgY-Ec have the protective effects against pathogens and IgY-based diets may have potential benefits for preventing or treating various infections in domestic animals.
Egg consumption has been limited to avoid cardiovascular diseases such as atherosclerosis and hyperlipidemia, because the yolk contains high levels of cholesterol. This study was conducted to evaluate the effect of the water-soluble component of egg-yolk on the growth efficiency, immune modulation, and changes in serum lipid levels in BALB/c mice. A total 5 wk old 120 BALB/c male mice were divided into 4 groups and were fed 0, 2, 10, and 20 mg/d water-soluble egg yolk extract (WSEYE) for 5 wk. Water-soluble egg yolk extract (WSEYE) uptake resulted in a significant reduction in daily weight gain and feed efficiency rate (FER). The mouse groups treated with 2 and 20 mg/d WSEYE showed a significant increase in populations of monocytes at the third wk and B-lymphocyte activity at the fifth wk. In addition, WSEYE uptake did not influence serum immunoglobulin E levels. In serum lipid-profile studies, treatment of WSEYE did not alter total cholesterol and low-density lipoprotein levels; however, blood triglyceride levels were significantly diminished in mice treated with 2 mg/d at the third wk (p<0.05), and the level of high-density lipoprotein was significantly increased in the mice group treated with 2 and 10 mg/d WSEYE after 5 wk (p<0.05). Taken together, the data demonstrate the beneficial effects of WSEYE in the diet on immune modulation and serum lipid profiles in mouse models; therefore, this study suggests that ingestion of water-soluble fraction of egg yolk might not be related to the increased risk of heart disease, but can be an excellent candidate for maintaining health.
IgY (egg yolk immunoglobulin) against Helicobacter pylori was produced by immunizing hen with some Helicobacter pylori antigens. H. pylori whole cell, whole cell lysates, partially purified urease and p54 protein, which showed high antigenicity in mice, were used as immunogens. Four hens were immunized with these immunogens three times. IgY was purified from immunized egg yolk with polyethylene glycol (M.W. 8000) and its anti-H. pylori titer was determined by enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). The anti-H. pylori titer reached peak at 8 weeks and was maintained over 20 weeks. H. pylori cells were agglutinated with these purified IgY and the specificity of these purified IgY was detected with immunoblotting.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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