Структурная модификация ферментных белков для изменения эффективности катализируемых реакций

• Автор: Петровский, Арсений Сергеевич
• Шифр специальности: 03.01.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Биохимические методы анализа
2.3. Физико-химические методы анализа
2.4. Обработка растений препаратами на основе АОБ
2.5. Статистическая обработка экспериментальных данных
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. РЕГУЛЯЦИЯ АЛКИЛОКСИБЕНЗОЛАМИ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ ПРОСТЫХ МОНОСУБЪЕДИНИЧНЫХ ФЕРМЕНТОВ
3.1.1. Влияние АОБ на функциональную активность лизоцима в отношении специфического субстрата
3.1.2. Влияние АОБ на функциональную активность лизоцима в отношении неспецифического субстрата
3.1.3. Влияние АОБ на ферментативную активность лизоцима при модификации субстрата
3.1.4. Определение кинетических параметров гидролиза субстратов модифицированным АОБ лизоцимом
3.1.5. Влияние АОБ на устойчивость лизоцима к денатурирующим воздействиям
3.1.6. Влияние АОБ на каталитическую активность ДНКазы
3.1.7. Влияние АОБ на устойчивость ДНКазы к денатурирующим воздействиям
3.1.8. Обсуждение
3.2, РЕГУЛЯЦИЯ АЛКИЛОКСИБЕНЗОЛАМИ КАТАЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТАБИЛЬНОСТИ СЛОЖНЫХ ФЕРМЕНТНЫХ БЕЛКОВ

3.2.1. Влияние АОБ на каталитическую активность пероксидазы
3.2.3. Влияние АОБ на устойчивость пероксидазы к денатурирующим воздействиям
3.2.4. Определение кинетических параметров реакции окисления о-дианизидина пероксидазой, модифицированной АОБ
3.2.5. Обсуждение
3.3. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ АОБ
3.4 БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ АОБ
3.4.1 Изменение субстратной специфичности лизоцима
3.4.2. Поддержание активности фермента ДНКазы при хранении в водных растворах
3.4.3. Регуляция процессов солодоращения
3.4.4. Обсуждение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Ферменты - биологические катализаторы, широко используются в различных областях хозяйственной деятельности человека. Одной из отрицательных сторон использования ферментов является свойственная им нестабильность, обусловленная необратимым нарушением их нативной структуры физическими, химическими и биологическими воздействиями. Изучение закономерностей стабилизации структуры белков, обеспечивающей сохранение их функциональных характеристик, имеет фундаментальную и практическую значимость. Добавление стабилизирующих веществ в растворы ферментных белков является наиболее простым и эффективным способом сохранения их активности в денатурирующих условиях, однако, во многих случаях, приводит к снижению их каталитической функции [Варфоломеев, 2005]. Способностью корректировать структурно-динамическое состояние белков обладают, в том числе, низкомолекулярные соединения - химические шапероны (ХШ) [Welch and Brown, 1996]. К их числу относятся синтезируемые микроорганизмами и растениями алкилоксибензолы (АОБ), имеющие функции универсальных адаптогенов и протекторов, повышающих устойчивость микроорганизмов к неблагоприятным условиям, а в высоких концентрациях индуцирующих переход клеток микроорганизмов в покоящееся анабиотическое состояние [Эль-Регистан с соавт., 2006]. Механизм действия АОБ основан на их способности к формированию водородных связей, гидрофобных и электростатических взаимодействий с соответствующими группами и доменами биополимеров, в том числе, ферментных белков [Stasiuk, Kozubek, 2010]. Ранее на примерах простых моносубъединичных ферментов in vitro было показано, что воздействие АОБ приводит к изменению их каталитической активности и повышению стабильности [Мартиросова с соавт., 2004]. Однако механизмы направленной модификации не только простых, но и сложных ферментных белков с помощью АОБ остаются не изученными. Кроме того, большой интерес

триптофановых остатков при pH 5 [векто е! а1., 2002]. Также при pH 7 и 9 в области низких концентраций взаимодействия бычьего СА с данными ПАВ показано угасание флуоресценции посредством констант угасания Штерна-Фольмера: (1,1±0,1)х104 м'1, (3,2±0Д)х103 М'1 и (2,1±0,1)х103 М‘! для БЭБ, СТАС и НРБ соответственно, которые соотносятся с эффективными константами связывания белка. При взаимодействии этих ПАВ с человеческим С А происходило увеличение флуоресценции. Следует отметить, что значения констант связывания ПАВ при pH 5 ниже, чем при pH 7 и 9. Это, вероятно, связано с тем, что структура белка при этом кислом значении pH достаточно компактна, что понижает доступность для ПАВ гидрофобных складок на сайтах связывания. Взаимодействия миристиновой кислоты с двумя белками показало схожее флуоресцентное поведение, что предполагает аналогичный механизм взаимодействия.
Матулис сообщал о возможности использования синтетических азоароматических сульфонатных анионов для защиты ферментов от инактивации кислотами и повышенной температурой через механизм «копреципитационной защиты» [МаШИя е! а1., 1999]. Эти анионные
соединения связывают молекулы фермента, образуя ионные пары между отрицательно заряженными сульфонатными группами и положительно заряженными группами белка. Соотношение положительно и отрицательно заряженных аминокислотных групп варьирует в зависимости от pH. Следовательно, строение комплекса «белок-добавка» зависит от pH среды. Белки также имеют тенденцию связываться с протонами воды, нейтрализуя избыточный отрицательный заряд, что приводит к увеличению pH среды. Когда число связей сульфонатных анионов равно общему положительному заряду белка, комплекс «белок-добавка» осаждается. Однако копреципитация не всегда приводит к защите белка. Анионные соединения с малыми гидрофобными группами не обладают протекторной способностью. Введение более объемных алифатических или ароматических групп увеличивает способность сульфоната к ферментативной стабилизации. Большие