Effect of pH on the binding of hGM-CSF to ion exchange resin

The effects of pH on the binding of human granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (hGM-CSF) expressed from transgenic plant cell suspensions to cationic and anionic exchange resins were investigated. In terms of stability, the optimum pH was found to be 5-7. In the case of using buffer exchange, when CM-sepharose was used as a cationic exchange resin, the best binding pH was 4.8 (77%) and when DEAE-sepharose was used as an anionic exchange resin, the best binding pH was 5.5 (74%). Without using buffer exchange, the optimum pH was 4.6 and the adsorption yield was 84%. From these results, a possibility of overcoming the degradation and instability of secreted protein product by in firm adsorption was found.

본 연구에서는 형질전환된 식물세포배양으로 생산한 (hGM-CSF)를 cationic exchange resin인 CM-sepharose와 anionic exchange resin인 DEAE-sepharose에 통과키며 pH의 변화를 주었을 때 흡착 여부를 확인하였다. hGM-CSF는 pH가 5-7사이의 범위에서 가장 안정함을 보였으며 이 결과를 바탕으로 각각의 pH 범위를 결정하였다. Buffer exchange를 했을 때 cationic exchange resin인 CM-sepharose의 경우 pH 4.8에서 상대적으로 가장 높은 흡착율(77%)을 보였으며 anionic exchange resin인 DEAE-sepharose를 이용한 흡착에서는 pH 5.5에서 높은 흡착율(74%)을 보였다. 이러한 결과를 바탕으로 buffer exchange 없이 hGM-CSF가 secretion된 배지를 pH를 맞춘 후 좁은 범위에서의 흡착 실험을 수행하였다. 그 결과 pH 4.6에서 CM-sepharose를 이용했을 때 흡착율이 84%로 가장 좋았다. 이러한 결과를 이용하면 외래 단백질을 생산하는 식물세포 배양시에 가장 문제가 되는 protease에 의한 목적 단백질의 degradation을 해결할 수 있는 in situ adsorption이 가능하리라 사료된다.