Иммобилизация и стабилизация ферментов

Ферментные методы анализа позволяют определить селективно, а в некоторых случаях специфично такие биологически активные субстраты как глюкоза, мочевина и мочевая кислота, различные аминокислоты, липиды, холестерин, антибиотики, этиловый спирт и многие другие.

Разработаны чрезвычайно чувствительные методы определения многих ферментов (пероксидазы в крови, креатинфосфатазыв крови при диагностике инсульта и инфаркта миокарда и др.) и коферментов (никотинамиддинуклеотид, флавинмононуклкотид, АТФ и др.).

Основные области применения ферментных методов анализа – клиническая медицина и биохимия. С помощью ферментов в крови, моче, тканях и других биологических объектах определяют малые количества физиологически активных веществ, ферментов, мутагенов, канцерогенов, лекарственных препаратов. Высокочувствительный и специфический метод определения АТФ позволяет разрабатывать методики измерения количества клеток микроорганизмов, обнаружения микробных заражений, определения антибиотиков в биологических тканях и жидкостях по степени ингибирования микробных клеток.

 

 

Стабилизация ферментов.

 

Исследователи из Швейцарии разработали способ стабилизации ферментов в условиях, характерных для пищеварительного тракта. Такая стабилизация достигается за счет связывания ферментов с полимерами.

Новый подход предлагает способ разработки лекарств белковой структуры, которые могут применяться перорально, не разрушаясь при таком приеме. Результаты работы также могут стать основой для разработки новой терапевтической стратегии, необходимой при лечении ряда заболеваний, связанных с аномальной активностью ферментов – например, глютеновой болезни.

Модификация ферментов полимерами для применения в фармацевтике не является чем-то новым – такой подход уже несколько лет применяется для увеличения времени жизни ферментов в организме и подавления любого иммунного отклика, связанного с работой ферментов. Тем не менее, даже такие модифицированные ферменты обычно вводятся в организм с помощью инъекций или другим способом, позволяющим обойти движение по желудочно-кишечному тракту.

Рис. 3

Исследования, посвященные влиянию модификации ферментов на активность, которую они проявляют при пероральном приеме, проводились гораздо реже. Это связано с тем, что в ряде случаев модификация каталитически активного белка с целью защитить его от жестких условий, характерных для пищеварительной системы человека приводит к деградации белка или утрате им его биологической активности.

Жан-Кристоф Леру с коллегами из Швейцарского федерального технологического института решили продемонстрировать, что некоторые модификации полимеров могут стабилизировать ферменты в различных частях желудочно-кишечного тракта. Леру отмечает, что полученные в его группе результаты весьма важны, поскольку существует целый ряд болезней, для лечения которых важно разработать способ перорального введения лекарства. К таким заболеваниям относятся недостаточность поджелудочной железы, фенилкетонурия и глютеновая болезнь.

В течение нескольких лет исследователи из группы Леру работали над способами лечения глютеновой болезни – генетического аутоиммунного расстройства, связанного с неспособностью кишечника переваривать клейковину злаковых (глютен) и, в частности, один из основных компонентов глютена – глиадин. Решив первоначально выяснить, какое влияние оказывает модификация полимерами ферментов на их активность, исследователи модифицировали несколько ферментов, способных разрушать глютен различными полимерами и отслеживали, как такая модификация влияла на стабильность белков.

Как отмечает Леру, хотя и ожидалась некоторая степень стабилизации белков, исследователи к своему удивлению обнаружили, что дендронизированный полимер (полимер, обладающий линейной главной цепью и щеткообразными боковыми группами), значительно увеличивает стабильность глютеназы в желудочно-кишечном тракте.

Исследователи пока еще не до конца разобрались в механизме стабилизации фермента дендронизированным полимером. Одним из предположений является, что причиной повышения устойчивости является комбинация неспецифических взаимодействий фермент-полимер с действием муцина, присутствующего в пищеварительном тракте. Модифицированные ферменты более устойчивы к денатурации и деградации пепсином.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

 

Таким образом, при использовании ферментов в иммобилизованном виде в значительной степени могут быть устранены следующие недостатки:

- высокая лабильность ферментов  к различным факторам окружающей  среды (значение рН, температура и др.);

- быстрая инактивация в организме  и выделение из организма (что  повышает расход ферментов);

- наличие антигенных свойств  чужеродных организму белков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы:

 

1. Биотехнология: учеб. пособие / сост. Ю.О. Сазыкин. – М.: Издательский центр «Академия», 2007.-256 с.
2. Торчилин В.П. Иммобилизованные ферменты в медицине / В.П. Торчилин // Новое в жизни, науке, технике. Сер. Химия. 1986.

      -№9. – С. 4-30.

3. Иммобилизованные ферменты / под ред. И.В. Березина; пер. с англ. Е. Майзеля. -М.: Мир, 1983. -С. 11-23; 89-93; 98-105.
4. Вудворг Дж. Иммобилизованные клетки и ферменты. -М.: Мир, 1983. -С.110-147; 180-195.
5. Биотехнология: учеб. пособие / сост. А.А. Баев. -Москва: «Наука», 1984. -257 с.
6. Вакула. В.Л. Биотехнология, что это такое? / В.Л. Вакула. -М: Мир, 1989. -320 с.