Презентация / Инженерная энзимология_лекция

Российский университет дружбы народов медицинский факультет кафедра биохимии им. академика Березова Т.Т.

ИНЖЕНЕРНАЯ ЭНЗИМОЛОГИЯ

Профессор кафедры биохимии, доктор биологических наук Е.В. Калинина

•Ферменты (от лат. fermentum, —

закваска) или энзимы (от греч. ἐν- — в

и ζύμη — дрожжи, закваска)— белковые молекулы или молекулы РНК (рибозимы) или их комплексы, катализирующие химические реакции в живых системах.

•Термины «фермент» и «энзим» давно используют как синонимы (первый в основном в русской и немецкой научной литературе, второй — в англо- и франкоязычной).

•Наука о ферментах называется энзимологией.

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ МЕДИЦИНСКОЙ ЭНЗИМОЛОГИИ

•Энзимопатология – изучение молекулярных основ развития патологического процесса, обусловленного нарушением активности ферментов

•Энзимодиагностика – диагностика заболеваний путем определения активности ферментов и путем использования ферментов для определения основных компонентов метаболизма в крови и моче

•Энзимотерапия – применение ферментов в качестве лекарственных препаратов

•Инженерная энзимология – использование ферментов для получения лекарственных препаратов (в качестве технических и фармацевтических средств)

ЛИТЕРАТУРА

•Биохимия. Под ред. Е.С. Северина. М.: Гэотар-мед, 2009

•Варфоломеев С.Д. Химическая энзимология. М.: Издательский

центр "Академия", 2005.

•Попова Т.Н., Рахманова Т.И., Попов С.С. Медицинская энзимология, Воронеж: ВГУ, 2008.

•Medical Enzymology: A Simplified Approach. Nova Science Publishers, 2011

•И.В. Березин, А.А. Клёсов, В. К. Швядас и др.

Инженерная энзимология - М.: Высш. шк., 1987.

•Введение в прикладную энзимологию, под ред. И. В. Березина и К. Мартинека, М., 1982.

•Вилкинсон Д. Принципы и методы диагностической энзимологии, М., 1981.

•Диксон М., Уэбб Э. Ферменты, М., 1982.

•Кретович В.Л. Введение в энзимологию, М., 1974.

•Мосс Д. У., Баттерворт П. Дж. Энзимология и медицина, М., 1978;

•Розенгарт В. И. Ферменты — двигатели жизни, Л., 1983.

Развитие прикладной энзимологии долгое время сдерживалось:

•Высокой стоимостью очищенных ферментных препаратов.

•Неустойчивостью при хранении

•Невозможностью многократного использования

Белковая инженерия решает эти проблемы за счет изменения первичной структуры ферментов таким образом, чтобы они в изолированном состоянии и в непривычном окружении сохраняли свою активность и

стабильность.

Принципиально новые перспективы открылись перед прикладной энзимологией в 60-е годы XX в. в результате появления на стыке химии и биологии новой отрасли - инженерной энзимологии. Ее задачи заключаются в развитии прогрессивных методов выделения ферментов, их стабилизации и иммобилизации, а так же разработке научных основ их применения. Слово "инженерная" здесь привносит свою специфику, заключающуюся в акценте на целенаправленное создание конструкции (от франц. engin - машина), в

данном случае - на конструирование молекул ферментов-биокатализаторов

с заданными свойствами, более эффективных, чем существующие в

природе, с последующим использованием в биотехнологическом процессе.

Рациональная инженерия

Метод сайт-специфического мутагенеза - замена в исходном белке лишь одного аминокислотного остатка в строго заданном положении.

Позволяет целенаправленно изменять структуру

фермента:

изменяются каталитические свойства и стабильность.

Необходимо знать:

трехмерную структуру -

какие структурные, функциональные элементы фермента являются критическими для изменяемого параметра, а какие

– нейтральными.