Презентация / Инженерная энзимология_лекция
.pdfРоссийский 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)
Инженерная энзимология — новое науч-
но-техническое направление, объединяющее подходы ряда областей современного естествознания (в первую очередь химической энзимологии, биохимии), химической технологии и инженерно—эко- номических дисциплин.
Основная задача
биотехнологических которых используется
действие ферментов, как правило, выделенных из состава биологических систем или находящихся внутри клеток, искусственно лишенных способности роста.
К инженерной энзимологии относятся разработки, ставящие своей целью получение нового продукта или продукта известного, но лучшего качества, а также
улучшение технико-экономических показателей биотехнологических процессов на основе использования ферментов.
Член-корреспондент АН СССР
И. В. БЕРЕЗИН
9.08.1923 - 5.06.87
Область химической энзимологии, направленная на решение многообразных практических задач, получила название
инженерной энзимологии.
В рамках химической энзимологии созданы разнообразные методы, позволяющие существенным образом изменять структуру и свойства белковых молекул.
Эти методы основаны как на возможностях
химической модификации белка, так и на достижениях молекулярной биологии, генетической и белковой инженерии.
Член-корреспондент РАН Варфоломеев С. Д.
зав. кафедрой химической энзимологии химического факультета МГУ
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.
Белковая инженерия
|
|
направленная эволюция |
рациональная инженерия |
|
|
|
ферментов |
|
|
|
|
|
|
|
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.