Биологические науки/9 Биохимия и биофизика

 

к.т.н. Шеламова С.А.1, д.т.н. Тырсин Ю.А.2

Воронежский государственный университет инженерных технологий, Россия

Московский государственный университет пищевых производств, Россия

 

стабильность липазы Rh. oryzae 1403

в органических средах

 

Проведение реакций в водной среде было связано с представлением, что органический растворитель инактивирует ферменты. Как выяснилось, это не только упрощенное, но и неправильное понятие [1]. Действие ферментов в неводных средах не ограничивается экспериментом. Множество ферментов в живых клетках, к ним прежде всего относятся липазы, функционируют в гидрофобном окружении. Что касается биотехнологии, это очень важно, так как ферментативный катализ в неводных средах существенно расширяет возможности индустриального биокатализа. Благодаря многочисленным исследованиям стало ясно, что липолитические ферменты в зависимости от источника сильно отличаются отношением к виду растворителя и минимальным количеством воды, необходимой для проявления активности.

Цель настоящей работы состояла в изучении стабильности липазы Rhizopus oryzae 1403 в средах с органическими растворителями. Для этого были выбраны растворители с различной полярностью. Это метанол, этанол, изопропанол, бутанол, ацетон – водосмешивающиеся полярные с log P<1,0. И хлороформ, гексан, гептан, изооктан – липофильные неполярные с 2<log P<5.

Как показали исследования (рисунок), гидрофильные растворители в разной степени подавляют активность липазы Rh. oryzae 1403. В присутствии метанола она быстро и резко падает. Лучшим растворителем из этой группы был бутанол – с большим значением log P. Многие исследователи находят объяснение этого явления в том, что водосмешивающиеся растворители деформируют микрослой воды, находящийся на поверхности молекулы фермента. Однако строгой корреляции между log P и сохранением активности липазы Rh. oryzae 1403 не наблюдалось.

а

б

Рисунок. Стабильность (а) растворимой и (б) иммобилизованной липазы при инкубации в органических растворителях при 35 ºС: (♦) метанол, (◊) этанол, (□) ацетон, (■) хлороформ, () изопропанол; (∆) бутанол, (○) гексан, (+) гептан, (*) изооктан

В литературе есть сведения о том, что действие растворителей с различной полярностью трудно предсказать для всех ферментов. Например, у панкреатической липазы колебания в этой зависимости наблюдались в интервале -0,5<log P<2,8, у грибной – 1,0<log P<1,9. Дрожжевая липаза показала более строгую корреляцию, хотя некоторые отклонения замечены в интервале log P 2–4 [548].

Полярные растворители хорошо сохраняли каталитическую активность липазы Rh. oryzae 1403, что согласуется с данными в литературе и что объясняют их неспособностью удалять воду, необходимую для проявления действия фермента [549]. Хлороформ сильно снижал активность. Подобный эффект наблюдали у липазы из Rh. oryzae АТСС 24563, связанной с мицелием [230]. Влияние галоалканов связывают с увеличением степени спирализации в третичной структуре белка [546].

Иммобилизованный препарат отличался более высокой устойчивостью в органических средах. Полярные растворители (этанол, ацетон, изопропанол) вызывали инактивацию растворимой липазы при 35 ºС за 0,5–2 ч, с то время как у иммобилизованной формы остаточная активность после 10 сут инкубации составляла 17–43 %. В неполярных растворителях (изооктан, гептан, гексан) она оставалась на уровне 98–95 % за тот же период.

 

Литература:

1. Dordick, J. S. Desinging enzymes for use in organic solvents [Text] / J. S. Dordick // Biotechnol. Prog. – 1992. – V. 8. – P. 259–267

2. Zaks, A. Enzymatic catalysis in nonaqueous solvents [Text] / A. Zaks, A. M. Klibanov // J. Biolog. Chem. – 1988. – V. 263, № 7. – P. 3194–3201

3. Zaks, A. The effect of water on enzyme action in organic media [Text] / A. Zaks, A. Klibanov // J. Biol. Chem. – 1988. – V. 263, № 17. – Р. 8017–8021

4. Essamri, M. Optimization of lipase production by Rhizopus oryzae and study on the stability of lipase activity in organic solvents [Text] / M. Essamri, V. Deyris, L. Comeau // J. Biotechnol. – 1998. – V. 60. – P. 97–103

5. Yon, J. Structure et dinamique conformationnelle des proteins [Text] / J. Yon. – Paris: Ed. Hermann, 1969. – pp. 160–163