Recebido em 16/7/08; aceito em 16/12/08; publicado na web em 11/5/09 IMMOBILIZED METAL-ION AFFINITY CHROMATOGRAPHY (IMAC) OF BIOMOLECULES: FUNDAMENTAL ASPECTS AND TECHNOLOGICAL APPLICATIONS. Immobilized Metal Ion Affinity Cromatography -IMAC -is a group-specific based adsorption applied to the purification and structure-function studies of proteins and nucleic acids. The adsorption is based on coordination between a metal ion chelated on the surface of a solid matrix and electron donor groups at the surface of the biomolecule. IMAC is a highly selective, low cost, and easily scaled-up technique being used in research and commercial operations. A separation process can be designed for a specific molecule by just selecting an appropriate metal ion, chelating agent, and operational conditions such as pH, ionic strength, and buffer type.Keywords: immobilized metal-ion affinity chromatography; purification; biomolecules. INTRODUÇÃOOs princípios fundamentais da afinidade de biomoléculas por íons metálicos são conhecidos desde o início do século passado. Em 1974, Everson e Parker demonstraram que íons metálicos presentes em metaloproteínas são os principais responsáveis pela adsorção dessas em resinas contendo quelantes imobilizados e exploraram esta afinidade na separação deste tipo de proteínas. 1 A técnica proposta por Everson e Parker popularizou-se com o trabalho publicado por Porath e colaboradores em 1975, quando os autores introduziram o termo cromatografia de afinidade por íons metálicos imobilizados (Immobilized Metal-Ion Affinity Chromatography -IMAC). 2 IMAC explora a interação entre espécies doadoras de elétrons presentes na superfície de biomoléculas em solução e íons metálicos quelatados imobilizados em um suporte sólido. Inúmeras são as aplicações analíticas, preparativas e industriais de IMAC, como a separação e purificação de diferentes biomoléculas (peptídeos, proteínas e ácidos nucléicos), a separação de células a partir de extratos biológicos e estudos de estrutura-função de proteínas.Inicialmente a técnica de IMAC foi extensamente utilizada para purificação de biomoléculas contendo naturalmente grupos doadores de elétrons em resíduos de aminoácidos expostos na superfície (tais como o anel imidazol de histidina), os quais são primariamente responsáveis pela interação biomolécula-íon metálico. Com o advento da tecnologia do DNA recombinante, foi possível a incorporação de caudas (tag) em proteínas que não contêm naturalmente espécies doadoras de elétrons, tal como a fusão de sequência de seis histidinas na porção C ou N-terminal da proteína alvo, conferindo à mesma a possibilidade de purificação por IMAC. 3,4 Apesar de na literatura existirem excelentes artigos de revisão em inglês sobre IMAC 5-14 , nesta revisão, devido à intensa atividade neste campo, pretende-se abordar aspectos fundamentais, aplicações tecnológicas (escala de laboratório e industrial) e científicas com ênfase na purificação de proteínas nativas e recombinantes (com cauda de poli(histidina)). Dentre os aspectos fundamentais do mé...

ABSTRACT

Monoclonal antibodies (MAbs) have been used for therapies and some analytical procedures as highly purified molecules. Many techniques have been applied and studied, focusing on monoclonal antibodies purification. In this study, an immobilized metal affinity chromatography membrane was developed and evaluated for the purification of anti-TNP IgG(1) mouse MAbs from cell culture supernatant after precipitation with a 50% saturated ammonium sulfate solution. The chelating ligands iminodiacetic acid, carboxymethylated aspartic acid (CM-Asp), nitrilotriacetic acid, and tris (carboxymethyl) ethylenediamine in agarose gels with immobilized Ni(II) and Zn(II) ions were compared for the adsorption and desorption of MAbs. The most promising chelating ligand--CM-Asp--was then coupled to poly(ethylene vinyl alcohol) (PEVA) hollow fiber membranes. According to SDS-PAGE and ELISA analyses, a higher selectivity and a purification factor of 85.9 (fraction eluted at 500 mM Tris) were obtained for IgG(1) using PEVA-CM-Asp-Zn(II). The anti-TNP MAb could be eluted under mild pH conditions causing no loss of antigen binding capacity.

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