Статья «Модель регуляции ферментативной активности иммобилизованных ферментов (амилаз) в почве, "Микробиология"»

Согласно современным представлениям сохранение энзиматической активности внеклеточных ферментов в почве обусловлено их стабилизацией путем иммобилизации на органических и неорганических носителях. Однако иммобилизация ферментов приводит к существенному снижению их активности. В настоящей работе выявлен механизм стимуляции каталитической активности, а также дополнительного повышения стабильности у иммобилизованных ферментов (на примере амилаз) за счет их посттрансляционной модификации с помощью низкомолекулярных соединений – алкилоксибензолов класса алкилрезорцинов, типичных для органического вещества почвы. В модельных экспериментах определены оптимальные условия сорбции амилаз на биосорбенте – дрожжевых клеточных стенках (соотношение фермента и сорбента, оптимумы рН, концентрации СаСl и времени сорбции), и подтверждено снижение активности иммобилизованного фермента по сравнению с растворенным. Обнаружено, что в концентрациях 1.6–80 мМ алкилрезорцины (САОБ) обусловливают повышение каталитической активности амилаз в вариантах их действия как на уже адсорбированный ферментный белок (на 30%), так и на свободный фермент в растворе с его последующей иммобилизацией (на 50–60%), при одинаковой оптимальной концентрации САОБ 16 мМ. Стабильность амилаз изучали для модифицированных (САОБ) и немодифицированных иммобилизованных на биосорбенте амилаз в условиях нескольких (2) циклов замораживания (–20°С)–оттаивания (4°С). При выявлении вклада модификации (САОБ) амилаз в повышение их стабильности установлена обратная зависимость повышения стабильности модифицированных ферментов от степени повышения их активности и более высокая стабильность у иммобилизованных модифицированных амилаз, чем у модифицированного фермента в растворе. При выявлении вклада модификации (САОБ) в сохранение активности иммобилизованных амилаз при многократном (4 цикла) замораживании–оттаивании обнаружено: (1) существенно большее сохранение активности у модифицированных иммобилизованных амилаз по сравнению с только иммобилизованными; (2) различия в динамике потери активности у пары сравнения, ее резкое снижение после 2-го цикла замораживания–оттаивания у только иммобилизованных амилаз до уровня более низкого (42%), чем после 4-го цикла у модифицированного иммобилизованного фермента (48%). Полученные результаты демонстрируют значимость обоих механизмов стабилизации в сохранении активности почвенных внеклеточных ферментов: иммобилизации на органических носителях и модификации конформации ферментных белков низкомолекулярными соединениями с функциями химических шаперонов.