اثر حلال فرازودگداز بر پایداری و ساختار آنزیم ماتریکس متالوپروتئیناز 9 با هدف درمانی

نویسندگان

1 گروه نانوبیوتکنولوژی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس،تهران، ایران

2 گروه بیوشیمی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده
اهداف: آنزیم ماتریکس متالوپروتئیناز ۹ در پیشرفت روند بسیاری از بیماری‌ها مانند پریودنتیت، آترواسکلروزیس و سرطان‌ها نقش بسزایی دارد. یکی از روش‌های پایداری آنزیم استفاده از حلال‌های فرازودگداز است. هدف این پژوهش، بررسی اثر حلال فرازودگداز روی پایداری و ساختار آنزیم ماتریکس متالوپروتئیناز ۹ با هدف درمانی بود.

مواد و روش‌ها: در پژوهش تجربی حاضر، آنزیم ماتریکس متالوپروتئیناز ۹ فرم فعال (۷۰۷-۱۰۷ توالی رزیدوی آمینواسیدی) با استفاده از وکتور بیانی pET۲۱a در باکتری اشریشیا کلی سویه BL۲۱ بیان و تخلیص و ریفولدینگ آنزیم توسط روش گرادیان شیب اوره به‌طور همزمان روی ستون نیکل سفارز انجام شد. سپس تاثیر حلال فرازودگداز بر پایه کولین‌کلراید و گلیسرول با نسبت مولی ۱:۱ بر فعالیت، پایداری و ساختار آنزیم ماتریکس متالوپروتئیناز ۹ بررسی شد. فعالیت آنزیم در غلظت‌های مختلف ژلاتین در حضور حلال‌های فرازودگداز ۱۵ و ۳۰% حجمی/حجمی در ۷/۸=pH برای به‌دست‌آوردن Vmax و km با رسم نمودار میکائیلیس- منتن و استفاده از نرم‌افزار Prism version ۵.۰ مورد بررسی قرار گرفت.

یافته‌ها: با افزایش درصد حلال‌ها تا ۳۰%، فعالیت ویژه آنزیم افزایش یافت و پس از آن روند کاهشی داشت و در حضور حلال ۳۰% حجمی/حجمی در دو دمای ۵۰ و ۶۰
ºC در مقایسه با حلال ۱۵% و عدم حضور حلال دارای فعالیت باقیمانده بیشتری بود. نتایج نشان‌دهنده پایداری بیشتر آنزیم در حلال ۳۰% بود.

نتیجه‌گیری: آنزیم ماتریکس متالوپروتئیناز ۹ در حضور حلال فرازودگداز ۳۰% حجمی/حجمی بر پایه کولین‌کلراید و گلیسرول دارای بیشترین فعالیت و پایداری است. افزایش پایداری حرارتی آنزیم را می‌توان به فشردگی ساختار آن در حضور حلال فرازودگداز نسبت داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Nagase H, Woessner JF Jr. Matrix metalloproteinases. J Biol Chem. 1999;274(31):21491-4. [Link] [DOI:10.1074/jbc.274.31.21491]
Fisher KE, Fei Q, Laird ER, Stock JL, Allen MR, Sahagan BG, et al. Engineering autoactivating forms of matrix metalloproteinase-9 and expression of the active enzyme in cultured cells and transgenic mouse brain. Biochemistry. 2002;41(26):8289-97. [Link] [DOI:10.1021/bi012076t]
Stamenkovic I. Matrix metalloproteinases in tumor invasion and metastasis. Semin Cancer Biol. 2000;10(6):415-33. [Link] [DOI:10.1006/scbi.2000.0379]
Egeblad M, Werb Z. New functions for the matrix metalloproteinases in cancer progression. Nat Rev Cancer. 2002;2(3):161-74. [Link] [DOI:10.1038/nrc745]
Galazka G, Windsor LJ, Birkedal-Hansen H, Engler JA. APMA (4-aminophenylmercuric acetate) activation of stromelysin-1 involves protein interactions in addition to those with cysteine-75 in the propeptide. Biochemistry. 1996;35(34):11221-7. [Link] [DOI:10.1021/bi960618e]
Zhang Q, De Oliveira Vigier K, Royer S, Jérôme F. Deep eutectic solvents: Syntheses, properties and applications. Chem Soc Rev. 2012;41(21):7108-46. [Link] [DOI:10.1039/c2cs35178a]
Gorke JT, Srienc F, Kazlauskas RJ. Hydrolase-catalyzed biotransformations in deep eutectic solvents. Chem Commun (Camb). 2008;(10):1235-7. [Link] [DOI:10.1039/b716317g]
Zhao H, Baker GA, Holmes S. Protease activation in glycerol-based deep eutectic solvents. J Mol Catal B Enzym. 2011;72(3-4):163-7. [Link] [DOI:10.1016/j.molcatb.2011.05.015]
Lindberg D, De La Fuente Revenga M, Widersten M. Deep eutectic solvents (DESs) are viable cosolvents for enzyme-catalyzed epoxide hydrolysis. J Biotechnol. 2010;147(3-4):169-71. [Link] [DOI:10.1016/j.jbiotec.2010.04.011]
Sambrook J, Maniatis T, Fritsch EF. Molecular cloning: A laboratory manual. 2nd Edition. New York: Cold Spring Harbor Laboratory; 1989. [Link]
Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem. 1976;72:248-54. [Link] [DOI:10.1016/0003-2697(76)90527-3]
Tripathi P, Tomar R, Jagannadham MV. Purification and biochemical characterisation of a novel protease streblin. Food Chem. 2011;125(3):1005-12. [Link] [DOI:10.1016/j.foodchem.2010.09.108]
Castro MM, Rizzi E, Prado CM, Rossi MA, Tanus-Santos JE, Gerlach RF. Imbalance between matrix metalloproteinases and tissue inhibitor of metalloproteinases in hypertensive vascular remodeling. Matrix Biol. 2010;29(3):194-201. [Link] [DOI:10.1016/j.matbio.2009.11.005]
Wang J, Shi Q, Yuan TX, Song QL, Zhang Y, Wei Q, et al. Matrix metalloproteinase 9 (MMP-9) in osteosarcoma: Review and meta-analysis. Clin Chim Acta. 2014;433:225-31. [] [DOI:10.1016/j.cca.2014.03.023]
Starckx S, Van Den Steen PE, Wuyts A, Van Damme J, Opdenakker G. Neutrophil gelatinase B and chemokines in leukocytosis and stem cell mobilization. Leuk Lymphoma. 2002;43(2):233-41. [Link] [DOI:10.1080/10428190290005982]
Lovelock KR, Ejigu A, Loh SF, Men S, Licence P, Walsh DA. On the diffusion of ferrocenemethanol in room-temperature ionic liquids: An electrochemical study. Phys Chem Chem Phys. 2011;13(21):10155-64. [Link] [DOI:10.1039/c1cp20392d]
Zhao H, Baker GA, Holmes S. New eutectic ionic liquids for lipase activation and enzymatic preparation of biodiesel. Org Biomol Chem. 2011;9(6):1908-16. [Link] [DOI:10.1039/c0ob01011a]