Презентация / Инженерная энзимология_лекция

•На итальянских фирмах применяют фермент пенициллиназу, иммобилизованную путем включения клеток Е. coli, продуцирующих фермент, в волокна триацетата целлюлозы;

•на российских предприятиях используют бактериальные клетки, иммобилизованные в полиакриламидном геле.

•переход к технологии, применяющей иммобилизованные бактериальные клетки обеспечивает высокий выход 6-АПК, составляющий 80-85%.

Иммобилизованные ферменты имеют большое значение для медицины.

Большой рынок сбыта занимают тромболитические ферменты, предназначенные для борьбы с сердечнососудистыми заболеваниями.

Так, в отечественную клиническую, практику внедрен препарат «стрептодеказа», содержащий стрептокиназу - активатор предшественника протеиназы плазмина, предотвращающий образование тромба в кровеносной системе.

Ферменты, разрушающие некоторые аминокислоты (например, аспарагиназа), используют для борьбы со злокачественным ростом опухолей.

Протеолитические ферменты (трипсин, химотрипсин, субтилизин,

коллагеназа), иммобилизованные на волокнистых материалах (целлюлоза,

полиамидные волокна, декстран и др.), применяют для эффективного лечения ран, язв, ожогов, абсцессов, а их белковые ингибиторы - в заместительной терапии для лечения эмфиземы и панкреатитов.

При наличии или отсутствие внешних раздражителей, полимер, связанный с ферментом, меняет свою конформацию для защиты фермента от окружающей среды и таким образом регулирует активность фермента, действуя как молекулярный

переключатель.

Благодаря такому свойству «умные» биокатализаторы могут быть легко выделены из реакционной смеси и многократно повторно использованы.

«Умные» полимерные биокатализаторы разработаны для промышленных и биомедицинских приложений. Кроме того, они используются в биосенсорах, биометрии и наноэлектронных устройствах.

•Биоконъюгаты полимербелок образуются путем ковалентного или нековалентного связывания полимера и фермента.

•В отсутствие стимулов конъюгированный фермент способен реагировать с субстратом и катализировать образование продуктов.

•Однако при действии определенных факторов (стимулов) биоконъюгат становится нерастворим и обладает минимальной ферментативной активностью.

•При восстановлении оптимальных условий фермент вновь обретает исходную активность

•Такой фермент может использоваться многократно.

СТРУКТУРА ТЕМПЕРАТУРАРЕСПОНСИВНЫХ ПОЛИМЕРОВ

• Принципиальная схема

изменения конъюгации пероксидазы хрена с микрогелевой системой полимера поли(N- изопропилакриламида) (PNiPAAm) при изменении типа растворителя

В настоящее время многие лекарственные формы белков и ферментов производятся в виде конъюгатов с молекулами ПЭГ, который увеличивает время их полужизни, препятствуя связыванию с другими белками.

Производное водорастворимого поливинилового спирта (PVA) используется для конъюгации с активатором плазминогена для повышения его терапевтической эффективности in vivo (применяется для ингибирования свертывания крови и подавления воспалительных процессов).

В 2016 году впервые была обнаружена бактерия, которая стала пожирать пластик на свалке в Японии. Недавно ученые раскрыли подробную структуру фермента, который производит жук

Новое исследование, опубликованное в журнале

Proceedings of the National Academy of Sciences,

началось с определения точной структуры фермента, производимого японским жуком. Оказалось, по своей структуре он был похож на другой фермент, который бактерии выработали в процессе эволюции для переработки кутина – полимера, используемого растениями в качестве защитного покрытия. Для исследования использован синхротрон Diamond – ускорительный комплекс и источник синхротронного излучения третьего поколения, который может обнаруживать отдельные атомы. Когда ученые изменили фермент, чтобы изучить эту связь, они случайно усовершенствовали его способность уничтожать полиэтилентерефталат.