مهندسی ریزمحیط آنزیم‌ لیپاز و اثر نانولایه سیلیکا بر پایدارسازی و تاخوردگی مجدد آنزیم

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه گیلان، رشت، ایران.

چکیده
امروزه محققین بر استراتژیهای جدید پایدارسازی و افزایش فعالیت آنزیمها بمنظور استفاده گستردهتر آنها در صنایع مختلف متمرکزند. در این پژوهش از یک پلت فرم یکپارچه برای تثبیت و محافظت از پروتئینها در محیط‌های صنعتی استفاده شده است. اگرچه لیپازها کاربردهای صنعتی گستردهای دارند، استفاده از آنها در فرآیندهای صنعتی اغلب به دلیل پایداری کم در شرایط سخت محیطی با محدودیت مواجه میشود. در مطالعه حاضر جهت پایدارسازی آنزیم از یک استراتژی دومنظوره شامل تثبیت آنزیم و استفاده از لایه محافظ ارگانوسیلیکا استفاده شد. پس از بیان و تخلیص آنزیم لیپاز نوترکیب، تثبیت آن برروی نانوذره سیلیکا انجام و در مرحله بعد، از نانولایه ارگانوسیلیکا برای لایهگذاری پیرامون آنزیم استفاده شد. ضخامت لایه محافظ بهینه‌سازی و میزان تاثیر آن بر پایدارسازی آنزیم در مقابله با استرس‌های محیطی مطالعه شد. آنزیم‌ لایه‌گذاری ‌شده پایداری قابل‌توجهی نسبت به آنزیم‌ آزاد در برابر عوامل مختلف مانند نوسانات دمایی و عوامل شیمیایی نشان داد. علاوه بر این، نمونه‌های تثبیت شده فعالیت بهینه را در محدوده دمایی گسترده‌ای نشان دادند، که بر تطبیق‌پذیری و کارایی این رویکرد تأکید می‌کند. لایه ارگانوسیلیکا بطور چشمگیری بازده تاخوردگی مجدد پروتئین‌های دناتوره‌شده با SDS و اوره افزایش داد، که نشانگر کاربرد چندگانه این روش می‌باشد. یافته‌های این مطالعه نشان داد پلت‌فرم حاضر می‌تواند رویکردی امیدوارکننده برای افزایش کارایی و پایداری آنزیمهای صنعتی در برابر چالش‌های متنوع محیطی باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1. Gupta R, Kumari A, Syal P, Singh Y. 2015. Progress in lipid research 57:40-54
2. Contesini FJ, Calzado F, Madeira J, Rubio MV, Zubieta MP, et al. 2017. Fungal Metabolites. Reference Series in Phytochemistry:639-66
3. Maghraby YR, El-Shabasy RM, Ibrahim AH, Azzazy HME-S. 2023. ACS omega 8:5184-96
4. Franssen MC, Steunenberg P, Scott EL, Zuilhof H, Sanders JP. 2013. Chemical Society Reviews 42:6491-533
5. Bernal C, Rodriguez K, Martinez R. 2018. Biotechnology Advances 36:1470-80
6. Rodríguez-Núñez K, Bernal C, Martínez R. 2021. International Journal of Biological Macromolecules 170:61-70
7. Dragomirescu M, Radulov I, Berbecea A, Hotea I, Crista L, et al. 2022. Journal of Pharmaceutical Negative Results:125-34
8. Antony C, Ghodke PK, Thiyagarajan S. 2022. In Enzymes in the Valorization of Waste:97-128: CRC Press. Number of 97-128 pp.
9. Sun T, Dong Z, Wang J, Huang F-H, Zheng M-M. 2020. ACS Sustainable Chemistry & Engineering 8:17280-90
10. Correro MR, Takacs M, Sykora S, Corvini PF-X, Shahgaldian P. 2016. RSC advances 6:89966-71
11. Correro MR, Moridi N, Schützinger H, Sykora S, Ammann EM, et al. 2016. Angewandte Chemie 128:6393-7
12. Giunta CI, Cea-Rama I, Alonso S, Briand ML, Bargiela R, et al. 2020. ACS nano 14:17652-64
13. Stöber W, Fink A, Bohn E. 1968. Journal of colloid and interface science 26:62-9
14. Ghasemi S, Heidary M, Faramarzi MA, Habibi Z. 2014. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 100:121-8
15. Ismail AR, Baek K-H. 2020. International Journal of Biological Macromolecules 163:1624-39
16. Shuai W, Das RK, Naghdi M, Brar SK, Verma M. 2017. Biotechnology and applied biochemistry 64:496-508
17. Popat A, Hartono SB, Stahr F, Liu J, Qiao SZ, Lu GQM. 2011. Nanoscale 3:2801-18
18. Breger JC, Vranish JN, Oh E, Stewart MH, Susumu K, et al. 2023. Nature Communications 14:1757
19. Lin N, Gao L, Chen Z, Zhu JH. 2011. New Journal of Chemistry 35:1867-75
20. Ayub J, Saeed MU, Hussain N, Zulfiqar I, Mehmood T, et al. 2023. Topics in Catalysis 66:625-48
21. Briand ML, Bikaki M, Puorger C, Corvini PF-X, Shahgaldian P. 2021. RSC advances 11:810-6
22. Cui J, Sun B, Lin T, Feng Y, Jia S. 2018. International journal of biological macromolecules 117:673-82
23. Shi J, Tian Y, Liu H, Yang D, Zhang S, et al. 2017. Industrial & Engineering Chemistry Research 56:10615-22
24. Briand ML, Gebleux R, Richina F, Correro MR, Grether Y, et al. 2020. Chemical communications 56:5170-3
25. Siódmiak T, Dulęba J, Haraldsson GG, Siódmiak J, Marszałł MP. 2023. Catalysts 13:887
26. Hamdan SH, Maiangwa J, Ali MSM, Normi YM, Sabri S, Leow TC. 2021. Applied microbiology and biotechnology:1-26
27. Ozmen EY, Sezgin M, Yilmaz M. 2009. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 57:109-14
28. Arica MY. 2000. Journal of applied polymer science 77:2000-8
29. Arıca MY, Bayramoǧlu G. 2004. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 27:255-65
30. Niu W-N, Li Z-P, Zhang D-W, Yu M-R, Tan T-W. 2006. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 43:33-9
31. Matsumoto M, Ohashi K. 2003. Biochemical Engineering Journal 14:75-7
32. Nazemi SA, Olesińska M, Pezzella C, Varriale S, Lin C-W, et al. 2021. Chemical Communications 57:11960-3
33. Sood A, Kaur M, Gupta R. 2023. Current Biotechnology 12:25-36
34. Guerrand D. 2017. OCL Oilseeds and fats crops and lipids 24:D403
35. Sahoo RK, Das A, Gaur M, Sahu A, Sahoo S, et al. 2020. Preparative Biochemistry & Biotechnology 50:578-84
36. Al-Ghanayem AA, Joseph B, Alhussaini MS, Ramteke PW. 2022. Microbial extremozymes:223-30
37. Cumbo A, Lorber B, Corvini PF-X, Meier W, Shahgaldian P. 2013. Nature communications 4:1503
38. Kato A, Ohashi H. 2021. Industrial & Engineering Chemistry Research 60:10076-82
39. Odunuga O, Tovar CN. 2020. The FASEB Journal 34:1-
40. Yamaguchi S, Yamamoto E, Mannen T, Nagamune T, Nagamune T. 2013. Biotechnology journal 8:17-31
41. Attique SA, Hussain N, Bilal M, Iqbal HM. 2023. In Biocatalyst Immobilization:37-54: Elsevier. Number of 37-54 pp.