Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54438 Общая биофизика General biophysics Общая биофизика INVESTIGATION OF THE PHYSICO-CHEMICAL AND KINETIC PROPERTIES OF BROMELAIN IN THE FREE AND IMMOBILIZED STATE ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И КИНЕТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БРОМЕЛИНА В СВОБОДНОМ И ИММОБИЛИЗОВАННОМ СОСТОЯНИЯХ Королева В А Koroleva V A koroleva_victoria@bk.ru Холявка М Г Holyavka M G Артюхов В Г Artukhov V G Воронежский государственный университет ru Voronezh state university ru Воронежский государственный университет ru Voronezh state university ru Воронежский государственный университет ru Voronezh state university ru 25 09 2019 25 09 2019 4 3 322 326 20 09 2019 20 09 2019 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54438/view

Бромелин обладает широким спектром терапевтической эффективности: демонстрирует in vitro и in vivo противовоспалительную, антитромботическую и фибринолитическую виды активности. Энзим модулирует функции молекул адгезии в крови и эндотелиальных клетках, а также регулирует и активирует различные иммунные клетки и продукцию цитокинов. Фермент используется в качестве альтернативного или дополнительного лекарственного средства для глюкокортикоидов, нестероидных противоревматических средств и иммуномодулирующих агентов. В представленной работе изучены физико-химические и кинетические свойства бромелина, свободного и иммобилизованного на матрице хитозана. Установлено, что диапазон температур для функционирования растворимого и сорбированного бромелина находится в пределах от 50 до 70ºC; оптимальное значение pH для функционирования нативного и иммобилизованного фермента составляет 7,5; максимальные значения скорости ферментативного катализа для свободного и иммобилизованного препарата наблюдаются при концентрации азоказеина 0,4 мМ; максимальная скорость реакции для бромелина, иммобилизованного на среднемолекулярном хитозане, снижается в 2,2 раза, а для сорбированного на высокомолекулярном хитозане - в 1,7 раза. Иммобилизация бромелина на матрице хитозана не приводит к сдвигу температурного оптимума, но увеличивает термостабильность фермента.

Bromelain has a wide range of therapeutic efficacy: it demonstrates in vitro and in vivo anti-inflammatory, antithrombotic and fibrinolytic activities. The enzyme modulates the functions of adhesion molecules in the blood and endothelial cells, as well as regulates and activates various immune cells and cytokine production. The enzyme is used as an alternative or additional preparation for glucocorticoids, non-steroidal antirheumatic preparations and immunomodulating agents. In the present work, the physico-chemical and kinetic properties of bromelain in free and immobilized on the chitosan matrix states were studied. It has been established that the temperature range for the functioning of soluble and sorbed bromelain ranges from 50 to 70ºC; the optimum pH for the functioning of the native and immobilized enzyme is 7.5; the maximum rate of enzymatic catalysis of free and immobilized preparations is observed at azocasein concentrations of 0.4 mM; the maximum reaction rate for bromelain immobilized on medium molecular chitosan decreases 2.2 times, and for enzyme sorbed on high molecular chitosan it decreases 1.7 times. Immobilization of bromelain on the chitosan matrix does not lead to a shift in the temperature optimum, but increases the thermal stability of the enzyme.

 бромелин иммобилизация физико-химические свойства ферментов хитозан bromelain immobilization physico-chemical properties of enzymes chitosan

Amini A., Masoumi-Moghaddam S., Morris D.L. Utility of bromelain and N-acetylcysteine in treatment of peritoneal dissemination of gastrointestinal mucin-producing malignancies. Springer, 2016, 246 p. Amini A., Masoumi-Moghaddam S., Morris D.L. Utility of bromelain and N-acetylcysteine in treatment of peritoneal dissemination of gastrointestinal mucin-producing malignancies. Springer, 2016, 246 p. Homaei A.A., Sajedi R.H., Sariri R., Seyfzadeh S., Stevanato R. Cysteine enhances activity and stability of immobilized papain. Amino Acids, 2010, vol. 38, pp. 937-942. DOI: 10.1007/s00726-009-0302-3 Homaei A.A., Sajedi R.H., Sariri R., Seyfzadeh S., Stevanato R. Cysteine enhances activity and stability of immobilized papain. Amino Acids, 2010, vol. 38, pp. 937-942. DOI: 10.1007/s00726-009-0302-3 Martins B.C., Rescolino R., Coelho D.F., Espindola F.S., Zanchetta B., Tambourgi E.B., Silveira E. Studies of stability and characterization this enzyme bromelain in pineapple (Ananas comosus). BMC Proceedings, 2014, vol. 8, p. 137. DOI: 10.1186/1753-6561-8-S4-P137 Martins B.C., Rescolino R., Coelho D.F., Espindola F.S., Zanchetta B., Tambourgi E.B., Silveira E. Studies of stability and characterization this enzyme bromelain in pineapple (Ananas comosus). BMC Proceedings, 2014, vol. 8, p. 137. DOI: 10.1186/1753-6561-8-S4-P137 Глик Б., Пастернак Д. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. М.: Мир, 2002, 589 с. @@[Glik B., Pasternak D. Molecular biotechnology. Principles and application. М.: Mir, 2002, 589 p. (In Russ.)] Glik B., Pasternak D. Molekulyarnaya biotehnologiya. Principy i primenenie. M.: Mir, 2002, 589 s. @@[Glik B., Pasternak D. Molecular biotechnology. Principles and application. M.: Mir, 2002, 589 p. (In Russ.)] Келети Т. Основы ферментативной кинетики. М.: Мир, 1990, 350 с. @@[Keleti T. Basics of enzymatic kinetics. М.: Mir, 1990, 350 p. (In Russ.)] Keleti T. Osnovy fermentativnoy kinetiki. M.: Mir, 1990, 350 s. @@[Keleti T. Basics of enzymatic kinetics. M.: Mir, 1990, 350 p. (In Russ.)] Ленинджер А. Основы биохимии. Т. 1. М.: Мир, 1985, 365 с. @@[Lenindzher A. Basics of biochemistry. Vol. 1. M.: Mir, 1985, 365 p. (In Russ.)] Lenindzher A. Osnovy biohimii. T. 1. M.: Mir, 1985, 365 s. @@[Lenindzher A. Basics of biochemistry. Vol. 1. M.: Mir, 1985, 365 p. (In Russ.)] Husain S.S., Lowe G. The amino acid sequence around the active-site cysteine and histidine residues, and the buried cysteine residue in ficin. Biochem. J, 1970, vol. 117, pp. 333-340. Husain S.S., Lowe G. The amino acid sequence around the active-site cysteine and histidine residues, and the buried cysteine residue in ficin. Biochem. J, 1970, vol. 117, pp. 333-340. Devaraj K.B., Kumar P.R., Prakash V. Purification, characterization, and solvent-induced thermal stabilization of ficin from Ficus carica. J. Agric. Food Chem., 2008, vol. 56, pp. 11417-11423. DOI: 10.1021/jf802205a. Devaraj K.B., Kumar P.R., Prakash V. Purification, characterization, and solvent-induced thermal stabilization of ficin from Ficus carica. J. Agric. Food Chem., 2008, vol. 56, pp. 11417-11423. DOI: 10.1021/jf802205a. Скрябин К.Г. Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение. М.: Наука, 2002, 368 с. @@[Skryabin K.G. Chitin and chitosan. Preparation, properties and application. M.: Nauka, 2002, 368 p. (In Russ.)] Skryabin K.G. Hitin i hitozan. Poluchenie, svoystva i primenenie. M.: Nauka, 2002, 368 s. @@[Skryabin K.G. Chitin and chitosan. Preparation, properties and application. M.: Nauka, 2002, 368 p. (In Russ.)] Magnin D., Lefebvre J., Chornet E., Dumitriu S. Physicochemical and structural characterization of a polyionic matrix of interest in biotechnology, in the pharmaceutical and biomedical fields. Carbohydrate Polymers, 2004, vol. 55, pp. 437-453. DOI: 10.1016/j.carbpol.2003.11.013. Magnin D., Lefebvre J., Chornet E., Dumitriu S. Physicochemical and structural characterization of a polyionic matrix of interest in biotechnology, in the pharmaceutical and biomedical fields. Carbohydrate Polymers, 2004, vol. 55, pp. 437-453. DOI: 10.1016/j.carbpol.2003.11.013. Kumar M.N.V.R., Muzzarelli R.A.A., Muzzarelli C., Sashiwa H., Domb A.J., Chitosan chemistry and pharmaceutical perspectives. Chem. Rev., 2004, vol. 104, pp. 6017-6084. DOI: 10.4236/ajac.2014.510077. Kumar M.N.V.R., Muzzarelli R.A.A., Muzzarelli C., Sashiwa H., Domb A.J., Chitosan chemistry and pharmaceutical perspectives. Chem. Rev., 2004, vol. 104, pp. 6017-6084. DOI: 10.4236/ajac.2014.510077. Холявка М.Г., Артюхов В.Г., Королева В.А. Способ получения гетерогенного препарата различной дисперсности на основе бромелайна и хитозана. Патент на изобретение № 2677232, 2019. @@[Holyavka M.G., Artyuhov V.G., Koroleva V.A. The method of obtaining a heterogeneous preparation of different dispersion based on bromelain and chitosan. Patent for invention № 2677232, 2019. (In Russ.)] Holyavka M.G., Artyuhov V.G., Koroleva V.A. Sposob polucheniya geterogennogo preparata razlichnoy dispersnosti na osnove bromelayna i hitozana. Patent na izobretenie № 2677232, 2019. @@[Holyavka M.G., Artyuhov V.G., Koroleva V.A. The method of obtaining a heterogeneous preparation of different dispersion based on bromelain and chitosan. Patent for invention № 2677232, 2019. (In Russ.)] Королева В.А., Холявка М.Г., Сазыкина С.М., Ольшанникова С.С., Артюхов В.Г. Исследование сорбционной емкости кислоторастворимых хитозанов по отношению к бычьему сывороточному альбумину. Вестник ВГУ. Серия «Химия. Биология. Фармация», 2015, № 4, с. 85-89. @@[Koroleva V.A., Holyavka M.G., Sazykina S.M, Olshannikova S.S., Artyukhov V.G. Study of the sorption capacity of acid-soluble chitosans toward bovine serum albumin. Vestnik VGU. Seriya «Himiya. Biologiya. Farmaciya», 2015, no. 4, pp. 85-89. (In Russ.)] Koroleva V.A., Holyavka M.G., Sazykina S.M., Ol'shannikova S.S., Artyuhov V.G. Issledovanie sorbcionnoy emkosti kislotorastvorimyh hitozanov po otnosheniyu k bych'emu syvorotochnomu al'buminu. Vestnik VGU. Seriya «Himiya. Biologiya. Farmaciya», 2015, № 4, s. 85-89. @@[Koroleva V.A., Holyavka M.G., Sazykina S.M, Olshannikova S.S., Artyukhov V.G. Study of the sorption capacity of acid-soluble chitosans toward bovine serum albumin. Vestnik VGU. Seriya «Himiya. Biologiya. Farmaciya», 2015, no. 4, pp. 85-89. (In Russ.)]