بررسی اثر مایع یونی غیر ایمیدازولی ‏تری‌اتیل‌آمونیوم مالئات برآنزیم اوریکاز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری، گروه بیوشیمی، دانشکده علوم، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

2 استاد، گروه بیوشیمی، دانشکده علوم، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

3 دانشیار، گروه بیو تکنولوژی، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم ‏محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

4 دانشیار، گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

10.30473/eab.2021.58066.1822

چکیده

اوریکاز آنزیمی تترامر و کروی از گروه اکسیدوردوکتازها و فاقد کوفاکتوراست. تاکنون تحقیقات زیادی در مورد این آنزیم به‌دلیل کاربردهای آن در علم پزشکی به‌عنوان یک عامل درمانی و تشخیصی انجام شده است. اوریکاز تخریب اسید اوریک و تولید آلانتوئین را کاتالیز می‌کند. قسمتی از کیت تشخیصی که برای سنجش غلظت اسید اوریک در خون  استفاده می‌شود، اوریکاز است. در این تحقیق، تأثیر مایع یونی غیر ایمیدازولی تری‌اتیل‌آمونیوم مالئات بر عملکرد آنزیم اوریکاز بررسی شد. مایعات یونی نمک‌هایی با خواص مهمی مانند پایداری حرارتی زیاد، قدرت حلالیت زیاد و قطبیت زیاد هستند. برخی ازمایعات یونی به‌عنوان تثبیت‌کننده برای ذخیره طولانی مدت پروتئین‌ها استفاده می‌شوند و ماندگاری پروتئین‌هایی مانند پروتئین‌های درمانی یا صنعتی را افزایش می‌دهند. در این مطالعه، آنزیم را با غلظت‌های مختلف مایع یونی تری‌اتیل‌آمونیوم مالئات تیمار کردیم. درصد حجمی این مایع یونی 1%، 2%، 5%، 10% و 15% می‌باشد. نتایج نشان می دهد که تری‌اتیل‌آمونیوم مالئات تأثیر وابسته به غلظت بر فعالیت آنزیم اوریکاز دارد. استفاده از مایع یونی تری‌اتیل‌آمونیوم مالئات با غلظت 5 درصد باعث افزایش فعالیت کاتالیزوری آنزیم در مقایسه با آنزیم تیمارنشده می‌شود. همچنین دما و pH بهینه برای فعالیت آنزیم به‌واسطه تیمار با مایع یونی مذکور تغییر می‌کند. بروز تغییرات در میانکنش‌های داخل ساختاری آنزیم از جمله تغییر در پیوندهای هیدروژنی، الکترواستاتیک و فعل و انفعالات واندروالس و در نتیجه تغییرات ساختاری آنزیم باعث افزایش فعالیت اوریکاز و بهبود کارایی کاتالیزوری و همچنین تغییر دما و pH بهینه آنزیم می‌شود. درضمن با توجه به نتایج، اوریکاز تیمارشده در pHهای قلیایی فعالیت بیشتری نسبت به اوریکازآزاد دارد و در برابر pHهای قلیایی مقاومت نشان می‌دهد و هیچ‌گونه کاهش فعالیت که ناشی از به‌هم‌ریختگی ساختار آنزیم و دناتوراسیون است نشان نمی دهد. این نتیجه برای استفاده از تری‌اتیل‌آمونیوم مالئات درزمینه هایی که باید یوریکاز در pH های قلیایی استفاده شود کاربردی است.

کلیدواژه‌ها


Alakel, N.; et al. (2017). Prevention and treatment of tumor lysis syndrome, and the efficacy and role of rasburicase. OncoTargets and therapy 10: 597.
Bayramoğlu, G.; et al. (2011). Reversible immobilization of uricase on conductive polyaniline brushes grafted on polyacrylonitrile film. Bioprocess and biosystems engineering; 34(2): 127-134.
Bihari, M.; et al. (2010). "Dissolution and dissolved state of cytochrome c in a neat, hydrophilic ionic liquid." Biomacromolecules; 11(11): 2944-2948.
Caves, M.S.; et al. (2013). Thermal inactivation of uricase (urate oxidase): mechanism and effects of additives. Biochemistry; 52(3): 497-507.
Chen, D.; et al. (2010). Low-Potential Detection of Endogenous and Physiological Uric Acid at Uricase- Thionine-Single-Walled Carbon Nanotube Modified Electrodes. Analytical chemistry; 82(6): 2448-2455.
Colloc'h, N.; et al. (1997). Crystal structure of the protein drug urate oxidase-inhibitor complex at 2.05 Å resolution. Nature structural biology; 4(11): 947-952.
Constatinescu, D.; et al. (2010). Patterns of protein unfolding and protein aggregation in ionic liquids. Physical Chemistry Chemical Physics; 12(8): 1756-1763.
Galani, D.; Apenten, R. K. O. (1997). The comparative heat stability of bovine β‐lactoglobulin in buffer and complex media. Journal of the Science of Food and Agriculture; 74(1): 89-98.
Hashemzadeh, H.; Raissi, H. (2018). Covalent organic framework as smart and high efficient carrier for anticancer drug delivery: a DFT calculations and molecular dynamics simulation study. Journal of Physics D: Applied Physics; 51(34): 345401.
Huang, S.-H.; et al. (2004). Detection of serum uric acid using the optical polymeric enzyme biochip system. Biosensors and Bioelectronics; 19(12): 1627-1633.
Imani, M.; Shahmohamadnejad, S. (2017). Recombinant production of Aspergillus Flavus uricase and investigation of its thermal stability in the presence of raffinose and lactose. 3Biotech;7(3): 1-9.
Jaeger, V.W.; Pfaendtner, J. (2016). Destabilization of human serum albumin by ionic liquids studied using enhanced molecular dynamics simulations. The Journal of Physical Chemistry B; 120(47): 12079-12087.
Kumari, M.; et al. (2014). Probing HSA-ionic liquid interactions by spectroscopic and molecular docking methods. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology; 138: 27-35.
Li, W.; et al. (2017). Directed evolution to improve the catalytic efficiency of urate oxidase from Bacillus subtilis. PloSone; 12(5): e0177877.
Liao, F.; et al. (2006). Evaluation of a kinetic uricase method for serum uric acid assay by predicting background absorbance of uricase reaction solution with an integrated method. Journal of Zhejiang University Science B; 7(6): 497-502.
Liu, L.; Guo, Q.-X. (2001). Isokinetic relationship, isoequilibrium relationship, and enthalpy-entropy compensation. Chemical Reviews; 101(3): 673-696.
Lohrasbi‐Nejad, A.; et al. (2016). Hydrophobin‐1 promotes thermostability of firefly luciferase. The FEBS Journal; 283(13): 2494-2507.
Lou, W.Y.; Zong, M.H. (2006). Efficient kinetic resolution of (R, S)‐1‐trimethylsilylethanol via lipase‐mediated enantioselective acylation in ionic liquids. Chirality: The Pharmacological, Biological, and Chemical Consequences of Molecular Asymmetry; 18(10): 814-821.
Marin, E.; et al. (2003). Effect of heat treatment on bovine lactoperoxidase activity in skim milk: kinetic and thermodynamic analysis. Journal of Food Science; 68(1): 89-93.
Middleton, J.K.; et al. (2002). Thermostability of reovirus disassembly intermediates (ISVPs) correlates with genetic, biochemical, and thermodynamic properties of major surface protein μ1. Journal of virology; 76(3): 1051-1061.
Moore, J.B.; et al. (2014). The role of dietary sugars and de novo lipogenesis in non-alcoholic fatty liver disease. Nutrients; 6(12): 5679-5703.
Pession, A.; et al. (2008). Pitfalls, prevention, and treatment of hyperuricemia during tumor lysis syndrome in the era of rasburicase (recombinant urate oxidase). Biologics: targets & therapy; 2(1): 129.
Pui, C.-H.; et al. (2001). Recombinant urate oxidase for the prophylaxis or treatment of hyperuricemia in patients with leukemia or lymphoma. Journal of clinical oncology; 19(3): 697-704.
Pui, C.; et al. (2001). Recombinant urate oxidase (rasburicase) in the prevention and treatment of malignancy-associated hyperuricemia in pediatric and adult patients: results of a compassionate-use trial. Leukemia; 15(10): 1505-1509.
Schumacher, H.R.; Chen, L.X. (2006). Newer therapeutic approaches: gout. Rheumatic Disease Clinics; 32(1): 235-244.
Sherman, M.R.; et al. (2008). PEG-uricase in the management of treatment-resistant gout and hyperuricemia. Advanced drug delivery reviews; 60(1): 59-68.
Shikha, S.; et al. (2017). Facile fabrication of lipase to amine functionalized gold nanoparticles to enhance stability and activity. RSC advances; 7(68): 42845-42855.
van Rantwijk, F.; et al. (2006). Structure and activity of Candida antarctica lipase B in ionic liquids. Green Chemistry; 8(3): 282-286.
Vasantha, T.; et al. (2012). Structural basis for the enhanced stability of protein model compounds and peptide backbone unit in ammonium ionic liquids. The Journal of Physical Chemistry B; 116(39): 11968-11978.
Zaboli, M.; Raissi, H. (2017). The influence of nicotine on pioglitazone encapsulation into carbon nanotube: the investigation of molecular dynamic and density functional theory. Journal of Biomolecular structure and dynamics; 35(3): 520-534.
Zhao, C.; et al. (2009). Highly sensitive and selective uric acid biosensor based on direct electron transfer of hemoglobin-encapsulated chitosan-modified glassy carbon electrode. Analytical Sciences; 25(8): 1013-1017.