Структурно-функциональные свойства трипсина в условиях иммобилизации на поли-N,N-диметиламиноэтилметакрилате

Аннотация

Изучены структурно-функциональные свойства трипсина при его иммобилизации на поли-N,N-диметиламиноэтилметакрилате (пДМАЭМА). Трипсин, относящийся к группе сериновых протеаз, играет ключевую роль во многих биологических процессах и применяется в различных отраслях, таких как биотехнология и медицина. Несмотря на свою распространенность, трипсин имеет ряд недостатков, среди которых – нестабильность и невозможность повторного использования, что снижает общую эффективность процессов и сокращает сроки хранения препаратов. Способом решения названных проблем является иммобилизация ферментов, которая позволяет повысить их стабильность, увеличить время полужизни и продлить срок службы. В данной работе объектом исследования стал трипсин, который был иммобилизован на пДМАЭМА — слабокатионном полиэлектролите, обладающем уникальными свойствами, такими как переход из гидрофильного состояния в гидрофобное под воздействием внешних стимулов, например, температуры и pH. Процесс синтеза пДМАЭМА включал использование N,N-диметиламиноэтилметакрилата и N,N-диметилформамида, которые предварительно очищались вакуумной дистилляцией. Реакция проходила при 60°C в течение пяти часов с добавлением инициатора азо-бис-изобутиронитрила. Полученный полимер выделялся лиофилизацией до постоянной массы образца. Иммобилизация трипсина происходила в два этапа: подготовка раствора трипсина в буферном растворе полимера с добавлением цистеина и инкубация полученного раствора с раствором резорцина при температуре 50 °C. Процесс завершался полным высыханием препарата. Для изучения характеристик иммобилизованного трипсина использовались различные методы, включая измерение каталитической активности, ИК-спектроскопию и молекулярный докинг. Результаты показали, что иммобилизация трипсина на пДМАЭМА повышает его каталитическую активность в ~1.5 раза, что связано с формированием определенного микроокружения и улучшением условий для протекания реакций. Анализ ИК-спектров подтвердил наличие водородных связей и гидрофобных взаимодействий между трипсином и пДМАЭМА, что свидетельствует о важности данных типов физико-химических взаимодействий в процессе иммобилизации. Молекулярный докинг позволил выявить ключевые аминокислоты, участвующие в формировании комплекса, и подтвердить наличие солевых мостиков. Таким образом, данная работа демонстрирует потенциал использования пДМАЭМА в качестве носителя для иммобилизации трипсина, что открывает новые возможности для применения этого комплекса в биотехнологии и медицине.