Российские ученые изучили механизмы, которые влияют на ухудшение свойств алкогольдегидрогеназы в полиэлектролитных капсулах, и предложили условия, при которых это воздействие будет минимальным. О своем открытии ученые сообщили в журнале Polymers.

Сегодня для диагностики человеческих заболеваний широко используются клинико-биохимические методы анализа. Благодаря им можно определять концентрации веществ в биологических жидкостях, главным образом в крови, сыворотке, плазме или моче. Однако такие методы должны обладать высокой чувствительностью, точностью, специфичностью и скоростью реакции.

Ферментативные методы, которые применяются в клинической диагностике, обладают такими свойствами, но имеют ряд недостатков. Они связаны с малым сроком хранения ферментов в растворе, невозможностью использования белков в присутствии протеиназ и однократным применением фермента. Если же поместить белок в полиэлектролитные микрокапсулы, то можно устранить эти недостатки. Такие микрокапсулы можно получить, если попеременно адсорбировать противоположно заряженные полиэлектролиты на коллоидной частице и затем удалить ее. Диаметр микрокапсул находится в интервале от 0,5 до 10 мкм. Они также имеют полупроницаемую оболочку, состав и толщину которой можно регулировать.

Ранее исследователи уже выясняли, как полиэлектролиты влияют на уреазу, и создали на основе полученных данных диагностическую систему для определения мочевины. Новое исследование продолжает тему и посвящено изучению влияния полиэлектролита на активность алкогольдегидрогеназы. Авторы планируют в дальнейшем создать диагностическую систему для определения этанола.

В новой работе биофизики изучили, как полиаллиламин — один из наиболее часто применяемых для создании полиэлектролитных микрокапсул полимер — влияет на структуру и каталитические характеристики алкогольдегидрогеназы (АДГ). В ходе исследования ученые использовали методы стационарной кинетики и флуоресцентной спектроскопии.

Во время исследования авторы обнаружили, что при воздействии на фермент полиаллиламина его активность падала без изменения структуры. Авторы предположили, что воздействие полимеров на белок имеет электростатическую природу, и решили изучить влияние ионной силы на этот эффект. В результате они обнаружили, что при добавлении соли к АДГ наблюдается резкое увеличение ее активности.

«Мы проследили механизм снятия ингибирования в зависимости от вида соли (одно- или двухвалентная), который оказался различным. В случае одновалентных солей происходит электростатическое экранирование фермента от полимера, а в случае двухвалентных активность фермента повышалась без разрушения комплекса АДГ — полимер, что было продемонстрировано методом флуоресценции. Мы сделали вывод, что двухвалентная соль — сульфат — связывается с амино-группами полимера и увеличивают его жесткость, за счет чего освобождается активная петля фермента, с сохранением комплекса с полимером», — рассказывает один из исследователей, ведущий научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН Сергей Тихоненко.

Таким образом, исследователи обнаружили два механизма ингибирования фермента и его снятия, а также показали, что нельзя рассматривать воздействие полимеров капсулы на белок в качестве взаимодействия свободного белка с полимером, как было ранее описано в литературе.