تعداد نشریات | 41 |
تعداد شمارهها | 1,119 |
تعداد مقالات | 9,559 |
تعداد مشاهده مقاله | 17,334,343 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 12,103,710 |
تثبیت آنزیم اورهآز روی نانو بیوفیبریلهای آمیلوئیدی حاصل از آلبومین سرم گاوی | ||
فصلنامه علمی زیست شناسی جانوری تجربی | ||
مقاله 1، دوره 6، شماره 3، اسفند 1396، صفحه 11-25 اصل مقاله (1.36 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
نویسندگان | ||
امیر آراسته* 1؛ ذوالفقار لطفی2؛ محمد فضیلتی3؛ حبیباله ناظم4 | ||
1استادیار، گروه زیستشناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد رشت، رشت، ایران | ||
2دانشجوی دکتری، گروه زیستشناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران | ||
3استاد، گروه زیستشناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایر | ||
4استاد، گروه زیستشناسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران | ||
چکیده | ||
آنزیم اورهآز (EC.3.5.1.5) از دسته هیدرولازها است که هیدرولیز اوره را به آمونیاک و دی اکسیدکربن کاتالیز میکند. این آنزیم کاربردهای مختلفی در متابولیسم نیتروژن، تهیه واکسن، کیتهای تشخیص اوره، صنایع نوشابهسازی و غیره دارد. در این تحقیق از نانورشتههای آمیلوئیدی حاصل از آلبومین سرم گاوی بهعنوان بستری جدید برای تثبیت آنزیم اورهآز استفاده شد. تولید نانو رشتههای آمیلوئیدی با سه تکنیک طیفسنجی کنگورد، اسپکتروفلوریمتری و اسپکتروپلاریمتری بهینهسازی شده و رشتههای حاصله با تصاویر میکروسکوپ الکترونی مورد تأیید قرار گرفتند. سپس آنزیم اورهآز با استفاده از مولکولهای گلوتارآلدهید و با ایجاد پلهای عرضی روی رشتههای آمیلوئیدی تثبیتشده و فاکتورهای سینتیکی آن با آنزیم آزاد مقایسه شدند. بیشترین میزان تولید رشتههای آمیلوئیدی پس از 48 ساعت انکوباسیون آلبومین سرم گاوی با غلظت 10 میلیگرم بر میلیلیتر و دمای 70 درجه سانتیگراد در بافر سیترات-فسفات با pH برابر 4 بهدست آمد. آنزیم تثبیتشده نسبت به شکل آزاد دارای قابلیت نگهداری و پایداری بیشتری بود و فعالیت ویژه بالاتر و نیز Km کوچکتری را نشان داد. دمای بهینه از 40 به 70 درجه سانتیگراد و pH بهینه نیز از 6 تا 7 به 6 تا 9 در آنزیم تثبیتشده بهبود یافت. بنابراین رشتههای آمیلوئیدی با داشتن گروههای شیمیایی مختلف، برای تثبیت آنزیم اورهآز مناسب بودهاند. بهبود ویژگیهای سینتیکی و پایداری آنزیم اورهآز در اثر تثبیت بر رشتههای آمیلوئیدی امکان استفاده گستردهتر از این آنزیم را در صنایع مرتبط فراهم میآورد. | ||
کلیدواژهها | ||
تثبیت آنزیم؛ اورهآز؛ رشتههای آمیلوئیدی؛ آلبومین سرم گاوی | ||
عنوان مقاله [English] | ||
Immobilization of Urease Enzyme on Amyloid Nano–biofibrils from Bovine Serum Albumin | ||
نویسندگان [English] | ||
Amir Arasteh1؛ Zolfaghar Lotfi2؛ Mohammad Fazilati3؛ Habibollah Nazem4 | ||
1Assistant Professor, Department of Biology, Islamic Azad University, Rasht Branch, Rasht, Iran | ||
2Ph. D. Candidate, Department of Biology, Payame Noor University, Tehran, Iran | ||
3Professor, Department of Biology, Payame Noor University, Tehran, Iran | ||
4Professor, Department of Biology, Payame Noor University, Tehran, Iran | ||
چکیده [English] | ||
The urease enzyme (EC.3.5.1.5) is from hydrolase group that catalyzes urea hydrolysis to ammonia and carbon dioxide. This enzyme has various applications in nitrogen metabolism, vaccine preparation, urea diagnosis kits, drinking industries, and so on. In this study, amyloid nano-fibrils from bovine serum albumin were used as a new scaffold for immobilizing the urease enzyme. The production of amyloid nano–fibers has been optimized with three techniques of Congord specrophotometry, Spectrofluorimetry and Spectropolarimetry, and the resulting fibrils have been confirmed by electron microscopy images. Then the urease enzyme was immobilized on the amyloid fibrils using glutaraldehyde molecules via cross-linked bridges and their kinetic factors were compared with the free enzyme. The highest amount of amyloid fibrils was obtained after 48 hours incubation of bovine serum albumin at a concentration of 10 mg.ml-1 and 70 ºC in a citrate-phosphate buffer pH 4. The immobilized enzyme had more reusability and stability than the free form and showed a higher activity and a smaller Km. Optimum temperature was improved from 40 ºC to 70 ºC and optimum pH was also improved from 6–7 to 6–9 in immobilized enzyme. In conclusion, amyloid fibrils with different chemical groups have been suitable for immobilization of urea enzyme. Improvement of kinetic properties and stability of urease enzyme by immobilizing on amyloid fibers allows for the widespread use of this enzyme in the related industries. | ||
کلیدواژهها [English] | ||
Enzyme Immobilization, Urease, Amyloid Fibrils, Bovine serum albumin | ||
مراجع | ||
Ali, S.M.U., et al.; (2011). Selective determination of urea using urease immobilized on ZnO nanowires. Sensors and Actuators B: Chemical; 160(1): 637-643.
Andrews, R. K., et al.; (1986). Jack Bean Urease (EC3.5.1.5). 8. On the Inhibition of Urease by Amides and Esters of Phosphoric Acid. Journal of the American Chemical Society 108: 7124-7125.
Andrews, R. K., et al.; (1986). Jack bean urease (EC 3.5. 1.5) VIII. On the inhibition of urease by amides and esters of phosphoric acid. Journal of the American Chemical Society; 108(22): 7124-7125.
Blakeley, R. L.; Zerner, B.; (1984). Jack Bean Urease: The First Nickel Enzyme. Journal of Molecular Catalysis; 23: 263-292.
Carballo, M., et al.; (1992). Evaluation of a urease-based confirmatory enzyme-linked immunosorbent assay for diagnosis of Neisseria gonorrhoeae. Clin Microbiology 30: 2181-2183.
Cherny, I.; Gazit, E.; (2008). Amyloids: not only pathological agents but also ordered nanomaterials. Angewandte Chemie International Edition; 47(22): 4062-4069.
Chiti, F.; Dobson, C. M.; (2006). Protein Misfolding, Functional Amyloid, and Human Disease. Annu Rev Biochem 75: 333-366.
Danial, E. N., et al.; (2015). Characteristics of Immobilized Urease on Grafted Alginate Bead Systems. Brazilian Archives of Biology and Technology; 58(2): 147-153.
Dixon, N. E., et al.; (1975). Jack bean urease (EC 3.5.1.5), A metalloenzyme, A simplebiological role for nickel? J Am Chem Soc 97: 4131-4133.
Fidaleo, M., et al.; (2006). Assessment of Urea Degradation Rate in Model Wine Solutions by Acid Urease from Lactobacillus fermentum. J. Agric Food Chem; 54: 6226-6235.
Follmer, C.; (2008). Insights into the role and structure of plant ureases. Phytochemistry; 69(1): 18-28.
Gebbink, M. F., et al.; (2005). Amyloids-a functional coat for microorganisms. Nature Reviews Microbiology; 3(4): 333-341.
Gras, S. L.; (2007). Amyloid Fibrils: From Disease to Design. New Biomaterial Applications for Self-Assembling Cross-β Fibrils. Applied chemistry: 5.
Gurung, N., et al.; (2013). A broader view: microbial enzymes and their relevance in industries, medicine, and beyond. Biomed Res Int; 2013: 329121.
Holm, N., et al.; (2007). Aggregation and fibrillation of bovine serum albumin. Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Proteins&Proteomics;1774(9):1128-1138.
Huntington, G.; (1986). Uptake and transport of nonprotein nitrogen by the ruminant gut. Fed Proc; 45: 2272-2276.
Jayawardena, N., et al.; (2017). Amyloid Fibrils from Hemoglobin. Biomolecules; 7(2): 37.
Khan, M., et al.; (2013). Kinetics and thermodynamic study of urease extracted from soybeans. Biologia; 59(1): 7-14.
Kim, J., et al.; (2006). Nanostructures for enzyme stabilization. Chemical Engineering Science; 61(3): 1017-1026.
Lee, C., et al.; (2017). Improving the Stability of Cold-Adapted Enzymes by Immobilization. Catalysts; 7(4): 112.
Liversidge, G., et al.; (2011). Altering the Tumor Microenvironment. Drug Dev Deliv; 11: 68-72.
Luo, Z.; Fu, X.; (2010). Immobilization of urease on dialdehyde porous starch. Starch‐Stärke; 62(12): 652-657.
Mankar, S., et al.; (2011). Nanomaterials: amyloids reflect their brighter side. Nano Rev; 2.
Masuda, Y., et al.; (2014). Improvement of thermal-stability of enzyme immobilized onto mesoporous zirconia. Journal of Asian Ceramic Societies; 2(1): 11-19.
Mobley, H. L. T., et al.; (1995). Molecular Biology of Microbial Ureases. Microbiological Reviews; 59(3): 451-481.
Mohamad, N. R., et al.; (2015). An overview of technologies for immobilization of enzymes and surface analysis techniques for immobilized enzymes. Biotechnol Biotechnol Equip; 29(2): 205-220.
Mulinari, F., et al.; (2011). Characterization of JBURE-IIb isoform of Canavalia ensiformis (L.) DC urease. Biochim Biophys Acta; 1814(12): 1758-1768.
Pilkington, S. M., et al.; (2010). Amyloid fibrils as a nanoscaffold for enzyme immobilization. Biotechnology Progress; 26(1): 93-100.
Pithawala, K., et al.; (2010). Immobilization of urease in alginate, paraffin and lac. Journal of the Serbian Chemical Society; 75(2): 175-183.
Robinson, P. K.; (2015). Enzymes: principles and biotechnological applications. Essays In Biochemistry 59: 1-41.
Sheldon, R.; (2007). Cross-linked enzyme aggregates, stable and recyclable biocatalysts, Portland Press Limited.
Sheldon, R. A.; van Pelt, S.; (2013). Enzyme immobilisation in biocatalysis: why, what and how. Chem Soc Rev.; 42(15): 6223-6235.
Smith, P. T., et al.; (1993). Isolation and characterization of urease from Aspergillus niger. Journal of General Microbiology; 5(139): 597-562.
Sujoy, B.; Aparna, A.; (2013). Potential clinical significance of urease enzyme. European Scientific Journal; 9(21):94-102.
Wang, X., et al.; (2008). The molecular basis of functional bacterial amyloid polymerization and nucleation. Journal of Biological Chemistry; 283(31): 21530-21539.
Wright, C. I., et al.; (2007). Herbal medicines as diuretics: a review of the scientific evidence. J Ethnopharmacol; 114(1): 1-3. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 711 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,566 |