Научная статья на тему 'БИОКАТАЛИЗАТОРЫ НА ОСНОВЕ АССОЦИАТОВ ПАПАИНА С НАНОЧАСТИЦАМИ ХИТОЗАНА'

БИОКАТАЛИЗАТОРЫ НА ОСНОВЕ АССОЦИАТОВ ПАПАИНА С НАНОЧАСТИЦАМИ ХИТОЗАНА Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
52
14
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НАНОЧАСТИЦЫ / ПАПАИН / ХИТОЗАН / АССОЦИИРОВАНИЕ

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Гончарова Светлана Сергеевна, Редько Юлия Александровна, Лавлинская Мария Сергеевна, Сорокин Андрей Викторович, Холявка Марина Геннадьевна

Работа направлена на разработку и исследование биокатализаторов на основе ассоциатов папаина с наночастицами хитозана. Получены наночастицы среднемолекулярного и высокомолекулярного хитозанов без и с добавлением аскорбиновой кислоты. При образовании ассоциатов папаина с наночастицами, сформированными в присутствии аскорбиновой кислоты, его каталитическая способность увеличилась на 3 % для среднемолекулярного хитозана и на 16 % для высокомолекулярного хитозана. Свободный фермент после 168 часов инкубации в 0.05 М трис-HCl буфере (рН 7.5) при 37 °С сохранял 15 % каталитической активности, в то время как ассоциаты с наночастицами хитозана проявляли ~ 30 %, а комплекс папаина с наночастицами хитозана, полученными с добавлением аскорбиновой кислоты, 40 % своей каталитической способности. Смоделированы связи и взаимодействия, образующиеся внутри комплекса хитозан-аскорбиновая кислота-папаин. Предлагаемые нами биокатализаторы обладают высокими возможностями для эффективного использования в области косметологии, биомедицины и фармации.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Гончарова Светлана Сергеевна, Редько Юлия Александровна, Лавлинская Мария Сергеевна, Сорокин Андрей Викторович, Холявка Марина Геннадьевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

BIOCATALYSTS BASED ON PAPAIN ASSOCIATES WITH CHITOSAN NANOPARTICLES

The research purpose was to develop and study biocatalysts based on papain associates with chitosan nanoparticles. We obtained medium and high molecular weight chitosan nanoparticles, both with and without ascorbic acid . When the papainnanoparticles complexes with ascorbic acid were formed, the catalytic activity of the enzyme increased by 3 % for medium molecular weight chitosan and by 16 % for high molecular weight chitosan. After 168 hours of incubation in 0.05 M of Tris-HCl buffer (pH 7.5) at 37 °C, the free enzyme retained 15% of its catalytic activity, whereas its associates with chitosan nanoparticles exhibited ~ 30%. The papain complex with chitosan nanoparticles and ascorbic acid exhibited 40% of the enzyme catalytic activity. We simulated the bonds and interactions within the chitosan-ascorbic acid-papain complex. The proposed biocatalysts have high prospects for effective use in cosmetology, biomedicine, and pharmacy.

Текст научной работы на тему «БИОКАТАЛИЗАТОРЫ НА ОСНОВЕ АССОЦИАТОВ ПАПАИНА С НАНОЧАСТИЦАМИ ХИТОЗАНА»

Конденсированные среды и межфазные границы

https://journals.vsu.ru/kcmf/

ISSN 1606-867Х (Print) ISSN 2687-0711 (Online)

Оригинальные статьи

Научная статья УДК 577.325:602.1

https://doi.org/10.17308/kcmf.2023.25/11098

Биокатализаторы на основе ассоциатов папаина с наночастицами хитозана

С. С. Гончарова1, Ю. А. Редько1, М. С. Лавлинская12, А. В. Сорокин12, М. Г. Холявка12н, М. С. Кондратьев1,3, В. Г. Артюхов1

1Воронежский государственный университет, Университетская пл., 1, Воронеж394018, Российская Федерация

2Севастопольский государственный университет,

ул. Университетская, 33, Севастополь 299053, Российская Федерация

3Институт биофизики клетки Российской академии наук, ул. Институтская, 3, Пущино 142290, Российская Федерация

Работа направлена на разработку и исследование биокатализаторов на основе ассоциатов папаина с наночастицами хитозана. Получены наночастицы среднемолекулярного и высокомолекулярного хитозанов без и с добавлением аскорбиновой кислоты.

При образовании ассоциатов папаина с наночастицами, сформированными в присутствии аскорбиновой кислоты, его каталитическая способность увеличилась на 3 % для среднемолекулярного хитозана и на 16 % для высокомолекулярного хитозана. Свободный фермент после 168 часов инкубации в 0.05 М трис-HCl буфере (рН 7.5) при 37 °С сохранял 15 % каталитической активности, в то время как ассоциаты с наночастицами хитозана проявляли ~ 30 %, а комплекс папаина с наночастицами хитозана, полученными с добавлением аскорбиновой кислоты, - 40 % своей каталитической способности.

Смоделированы связи и взаимодействия, образующиеся внутри комплекса хитозан-аскорбиновая кислота-папаин. Предлагаемые нами биокатализаторы обладают высокими возможностями для эффективного использования в области косметологии, биомедицины и фармации. Ключевые слова: наночастицы, папаин, хитозан, ассоциирование

Благодарности: Работа выполнена за счет гранта Российского научного фонда, проект №21-74-20053. Для цитирования: Гончарова С. С., Редько Ю. А., Лавлинская М. С., Сорокин А. В., Холявка М. Г., Кондратьев М. С., Артюхов В. Г. Биокатализаторы на основе ассоциатов папаина с наночастицами хитозана. Конденсированные среды и межфазные границы. 2023;25(2): 173-181. https://doi.org/10.17308/kcmf.2023.25/11098

For citation: Goncharova S. S., Redko Yu. A., Lavlinskaya M. S., Sorokin A. V., Holyavka M. G., Kondtatyev M. S., Artyukhov V. G. Biocatalysts based on papain associates with chitosan nanoparticles. Condensed Matter and Interphases. 2023;25(2): 173-181. https://doi.org/10.17308/kcmf.2023.25/11098

И Холявка Марина Геннадьевна, e-mail: holyavka@rambler.ru

© Гончарова С. С., Редько Ю. А., Лавлинская М. С., Сорокин А. В., Холявка М. Г., Кондратьев М. С., Артюхов В. Г., 2023

Аннотация

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

С. С. Гончарова и др. Биокатализаторы на основе ассоциатов папаина с наночастицами хитозана

1. Введение

Наночастицы представляют собой высокодисперсные, как правило, сферические частицы с размерами, не превышающими 100 нм. Наночастицы обладают уникальными свойствами, благодаря которым их используют в биомедицине. Перспективным является применение полимерных наночастиц в качестве носителей генов и лекарственных средств, способных контролируемо высвобождать и доставлять адресно биологически активные вещества [1].

Свойства наночастиц отличаются от свойств макромолекул. Они обладают высокой удельной поверхностью, приводящей к увеличению дисперсности, которая влияет на скорость и способность препарата усваиваться системами организма. Благодаря большой площади раздела фаз наночастицы характеризуются высокими показателями сорбции лекарственных препаратов, что способствует более рациональному использованию последних [2, 3]. Наночастицы являются энергонасыщенными системами. Молекулы или атомы, находящиеся на поверхности раздела фаз, приводят к возникновению избыточной поверхностной энергии. Наночастицы для минимизации поверхностной энергии эффективно взаимодействуют с любыми химическими соединениями и быстро связываются друг с другом.

Свойства наночастиц являются «коллективными» и определяются не отдельно взятой частицей, а ансамблем частиц, распределенных в среде диспергирования, поэтому особенности микроокружения являются определяющим фактором свойств лекарственных средств [4].

Одним из перспективных материалов для создания систем доставки является хитозан. Хито-зан - модифицированный природный полиами-но-р-гликозид, обладающий биодеградируемо-стью, антибактериальным и противогрибковым действием [5-7]. Полимер характеризуется высокой мукоадгезивностью и является неимму-ногенным [8].

Протеазы применяются во многих областях производства, например, пищевой и фармацевтической промышленностях, а также в медицине. Среди наиболее используемых протеаз растительного происхождения стоит отметить па-паин [9, 10].

Папаин (КФ 3.4.22.2) - протеолитический фермент, выделяемый из кожуры плодов незрелой папайи (Carica papaya). Фермент относится к цистеиновым протеазам, стабилен в широком диапазоне условий даже при высоких темпера-

турах и значениях рН 3-12. Папаин обладает антибактериальным, антиоксидантным противоопухолевым действиями. Комплексы папаина применяются в качестве фармацевтического адъюванта [11-14].

Основным недостатком растворимых форм протеолитических ферментов является их быстрая инактивация вследствие протеолиза. Одним из способов повышения стабильности протеаз является их ассоциирование с наночастицами.

В связи с вышесказанным, цель настоящей работы - разработка биокатализаторов на основе ассоциатов папаина с наночастицами хи-тозана и исследование их каталитической активности.

2. Экспериментальная часть

Объектом исследования в работе являлся па-паин, в качестве субстрата для гидролиза был выбран азоказеин (Sigma, США). Наночастицы получали из хитозанов - среднемолекулярно-го (СМ, 200 кДа) и высокомолекулярного (ВМ, 350 кДа) (ЗАО «Биопрогресс», Россия).

Наночастицы хитозана получали следующим образом: 300 мг хитозана растворяли в 100 мл 0.3%-го раствора уксусной кислоты при механическом перемешивании, далее добавляли 3%-й раствор NaOH со скоростью 5 мл/мин при постоянном перемешивании до образования осадка белого цвета и значения рН среды выше 11. Раствор пропускали через фильтр (размер пор 0.45 мкм), осадок промывали дистиллированной водой до нейтрального значения рН, помещали в 100 мл дистиллированной воды и обрабатывали ультразвуком на дезинтеграторе Osonica Sonicators (Япония) в течение 10 мин (40 кГц). Для получения наночастиц в присутствии аскорбиновой кислоты добавляли 50 мг последней в раствор хитозана в уксусной кислоте до внесения к нему раствора NaOH. Остальные манипуляции проводились аналогичным образом, как описано выше.

Ассоциаты наночастиц с папаином получали согласно методике, описанной в [15] и апробированной в работах [16-18].

Протеазную активность полученных препаратов измеряли, как описано в [19].

Для определения размеров и поверхностных зарядов ассоциатов наночастиц с папаином использовали установку Nano Zetasizer ZS (Malvern Instruments, США), оснащенную He/Ne-лазером мощностью 4 мВт с l = 632.8 нм, угол рассеяния составлял 173°.

С. С. Гончарова и др.

Биокатализаторы на основе ассоциатов папаина с наночастицами хитозана

In silico исследование связей и взаимодействий, образующихся внутри комплекса хито-зан-аскорбиновая кислота-папаин, проводили путем гибкого молекулярного докинга в пакете Autodock Vina (https://sourceforge.net/projects/ autodock-vina-1-1-2-64-bit/) с использованием трехмерной структуры папаина (PDB ID: 9PAP, https://www.rcsb.org/structure/9PAP ). Подготовку модели структуры энзима и оптимизацию матрицы полимера-носителя проводили, как описано в [20].

3. Результаты и их обсуждение

В первой серии экспериментов мы определили размеры и дзета-потенциал ассоциатов на-ночастиц хитозана до и после ассоциации с па-паином. Параметры ассоциатов папаина с наночастицами представлены в табл. 1. Медианное значение дзета-потенциала всех типов наноча-стиц составило 0 мВ. Отчетливо видно, что ассо-циаты папаина с наночастицами средне- и высокомолекулярного хитозанов, полученными в присутствии аскорбиновой кислоты, существенно отличаются по размерам от ассоциатов с частицами, сформированными без аскорбиновой кислоты. При взаимодействии наночастиц сред-немолекулярного хитозана с папаином размеры ассоциатов превышают размеры свободных на-ночастиц в большей степени - в 42 и 13 раз для частиц, сформированных при отсутствии и в присутствии аскорбиновой кислоты соответственно, тогда как для наночастиц высокомолекулярного хитозана при ассоциировании с папаи-ном увеличение размеров комплексов составило лишь 6 и 8 раз, по сравнению со свободными наночастицами. Исходя из полученных значений размеров ассоциатов папаина с наночастицами

хитозана, можно предположить, что адсорбция белка на поверхности наночастиц сопровождается образованием многослойных структур.

При образовании комплекса папаина с наночастицами средне- и высокомолекулярного хитозанов, полученными без добавления аскорбиновой кислоты, активность ассоциированных препаратов составляла 94 и 97 % соответственно от тех же значений для нативного энзима. При формировании комплексов папаина с на-ночастицами, полученными в присутствии аскорбиновой кислоты, протеолитическая способность фермента увеличилась на 3 % для средне-молекулярного хитозана и на 16 % для высокомолекулярного хитозана (рис. 1). Более высокому проценту сохранения активности папаина в комплексе с наночастицами хитозана, сформированными в присутствии аскорбиновой кислоты, по всей видимости, способствуют антиокси-дантные функции этой кислоты по отношению к биокатализатору [21, 22].

Известно, что активный центр папаина содержит остаток цистеина, сульфгидрильная группа которого совершает нуклеофильную атаку на субстрат в процессе его гидролиза. Кроме того, SH-группа является мощным восстановителем и поэтому легко подвергается окислению под действием кислорода воздуха. В литературе имеется информация об активации папаина путем введения различных восстановителей, например, цистеина [23] и других SH-содержащих соединений [24]. Таким образом, более высокую активность ассоциатов папаина с наночастица-ми хитозана, полученными в присутствии аскорбиновой кислоты, можно связать с ее восстанавливающим действием на сульфгидрильную группу активного центра. Более того, есть со-

Таблица. 1. Параметры наночастиц и ассоциатов папаина с наночастицами средне-и высокомолекулярного хитозанов

Исследуемый образец

Средний размер, нм

Диапазон размеров, нм

Наночастицы хитозана

среднемолекулярного 12 7- 21

среднемолекулярного с аскорбиновой кислотой 21 14- -59

высокомолекулярного 33 18- -79

высокомолекулярного с аскорбиновой кислотой 38 28- -79

Ассоциаты папаина с наночастицами хитозана

среднемолекулярного 499 164- 1281

среднемолекулярного с аскорбиновой кислотой 267 91- 712

высокомолекулярного 200 105 -396

высокомолекулярного с аскорбиновой кислотой 321 105 -825

С. С. Гончарова и др.

Биокатализаторы на основе ассоциатов папаина с наночастицами хитозана

й юо

ё

3 20 с

¥

Рис. 1. Каталитическая активность папаина, ед/мл (А) и ее изменение, % (Б): растворимый папаин (1); папаин, ассоциированный с наночастицами среднемолекулярного хитозана (2); папаин с наночастицами среднемолекулярного хитозана, полученными с добавлением аскорбиновой кислоты (3); папаин, ассоциированный с наночастицами высокомолекулярного хитозана (4); папаин с наночастицами высокомолекулярного хитозана, полученными с добавлением аскорбиновой кислоты (5). За 100 % принята активность свободного папаина при оптимальных условиях гидролиза

общения о влиянии аскорбиновой кислоты [25] или ее сочетания с ионами Fe2+ [26] или Си2+ [27] на протеолитическую активность нативного папаина. Также стоит отметить, что аскорбиновая кислота низкотоксична, широко используется в медицинской практике, что делает возможным применение содержащих ее ферментных препаратов в биомедицине и фармации.

В ходе выполнения экспериментов по определению остаточной активности папаина при 37 °С в 0.05 М трис-Ыа буфере с pH 7.5 свободного и ассоциированного с наночастицами средне-и высокомолекулярного хитозанов, полученными без и с добавлением аскорбиновой кислоты, в течение 7 дней происходило снижение активности всех испытуемых образцов.

Раствор нативного папаина после инкубации продолжительностью 168 часов сохранял 15 % от

своей начальной протеолитической активности, его комплексы с наночастицами средне- и высокомолекулярного хитозанов, сформированными без добавления аскорбиновой кислоты, проявляли соответственно 29 и 34 % своей способности гидролизовать азоказеин, в то время как ассоциаты с наночастицами средне- и высокомолекулярного хитозанов, созданными с добавлением аскорбиновой кислоты, сохраняли 40 и 43 % их протеолитической активности соответственно (рис. 2).

Ассоциаты папаина и наночастиц обоих типов хитозана, созданных как без, так и с добавлением аскорбиновой кислоты, были более стабильны, чем свободный фермент, начиная с 4 часов инкубации в 0.05 М трис-ЫС1 буфере с рЫ 7.5 при 37 °С. Таким образом, комплексо-образование с наночастицами хитозана более

а

б

С. С. Гончарова и др. Биокатализаторы на основе ассоциатов папаина с наночастицами хитозана

ч

s 120 р

Й 100

2 60

к

0 I 4

24 48 72 % 120 144 168 Время, ч

я 60 £

I 20

Р.

С

1?J45

Ш

т

А

tin

ш

I

0 1 4 8 24 48 72 96 120 144 168

Время, ч

Рис. 2. Остаточная каталитическая активность папаина после инкубации образцов при 37 °С (А - в ед/мл раствора или суспензии, Б - в % от первоначального уровня): 1 - свободный папаин; 2 - папаин, ассоциированный с наночастицами среднемолекулярного хитозана; 3 - папаин, ассоциированный с наночастицами среднемолекулярного хитозана, полученными с добавлением аскорбиновой кислоты; 4 -папаин, ассоциированный с наночастицами высокомолекулярного хитозана; 5 - папаин, ассоциированный с наночастицами высокомолекулярного хитозана, полученными с добавлением аскорбиновой кислоты. Протеолитическую активность образцов, наблюдаемую без их предварительной инкубации и при оптимальных условиях гидролиза, принимали за 100 %

эффективно повышает стабильность папаина, чем ассоциирование фермента в аналогичных условиях с микрочастицами хитозана, при котором эффекты стабилизации протеолитической активности выявляются как минимум после 96 часов инкубации в 0.05 М трис-НС1 буфере с рН 7.5 при 37 °С [16].

Для объяснения эффектов сохранения активности папаина в комплексе с наночастицами хи-тозана, сформированными в присутствии аскорбиновой кислоты, на более высоком уровне и повышения стабильности фермента в названном комплексе при инкубации при 37 °С нами были смоделированы связи и взаимодействия, образующиеся внутри конъюгата хитозан-аскорби-новая кислота-папаин (рис. 3). Из результатов

т sШco исследования взаимодействия тройной системы хитозан-аскорбиновая кислота-папа-ин также следует, что непосредственно с ци-стеином, входящим в состав активного центра (Cys25), аскорбиновая кислота не взаимодействует. Однако тот факт, что она вступает посредством углеродного скелета в гидрофобные взаимодействия с каталитически значимым остатком гистидина (His159), указывает на близость расположения молекулы потенциального восстановителя к сульфгидрильной группе и также подтверждает гипотезу о восстанавливающем эффекте аскорбиновой кислоты по отношению к активному центру папаина. Кроме того, аскорбиновая кислота имеет некоторые преимущества перед другими типами восстановителей для

а

б

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

С. С. Гончарова и др.

Биокатализаторы на основе ассоциатов папаина с наночастицами хитозана

Рис. 3. Топология комплекса хитозан-аскорбиновая кислота-папаин (А) и связи и взаимодействия между компонентами названной системы, пунктирными линиями обозначены водородные связи, длина которых приведена в А (Б)

косметологии, биомедицины и фармации: является кофактором для ряда ферментов, участвующих в биосинтезе коллагена, необходима для заживления ран и восстановления костей [28], вовлечена в синтез тироксина, метаболизм аминокислот [21], играет важную роль в системе ан-тиоксидантной защиты, иммунной компетентности и в укреплении устойчивости организма к инфекции, предотвращает мутации ДНК и может быть важным элементом при лечении некоторых видов рака и хронических заболеваний [29]. Известно, что аскорбат хитозана обладает более высокой антибактериальной активностью против Staphylococcus aureus и Escherichia coli, чем хитозан, что, вероятно, замедляет микробную деградацию папаина при физиологических условиях (37 °С, pH 7.5) [30].

4. Заключение

Таким образом, в ходе проделанной работы нам удалось получить ассоциаты папаина с нано-частицами среднемолекулярного и высокомолекулярного хитозанов, сформированными без и с добавлением аскорбиновой кислоты. Последние

показали более высокие значения протеолити-ческой активности по отношению к азоказеину.

Установлено, что ассоциаты папаина с наночастицами обоих типов хитозанов, полученными в присутствии аскорбиновой кислоты, существенно отличаются по размерам от ассоциатов с частицами, сформированными без нее, а комплексы папаина с частицами среднемоле-кулярного хитозана превышают размеры свободных наночастиц в большей степени, чем ассоциаты фермента с частицами высокомолекулярного хитозана.

При определении стабильности комплексов наночастиц хитозана и папаина выявлялось снижение протеолитической активности образцов в течение семи суток. Ассоциирование с наночастицами хитозана, особенно с частицами, полученными в присутствии аскорбиновой кислоты, повышало устойчивость папаина.

Для объяснения эффектов сохранения активности папаина в комплексе с наночастицами хитозана т sШco были изучены взаимодействия тройной системы хитозан-аскорбиновая кисло-та-папаин. Установлено, что непосредственно с

С. С. Гончарова и др. Биокатализаторы на основе ассоциатов папаина с наночастицами хитозана

Cys25 в составе активного центра папаина аскорбиновая кислота не образует связей, но вступает в гидрофобные взаимодействия с каталитически значимым аминокислотным остатком - His159, что доказывает близость расположения молекулы потенциального восстановителя к сульфги-дрильной группе и подтверждает гипотезу о восстанавливающем эффекте аскорбиновой кислоты по отношению к активному центру папаина.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет известных финансовых конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в этой статье.

Заявленный вклад авторов

Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации

Список литературы

1. Hillaireau H., Couvreur P. Nanocarriers' entry into the cell: relevance to drug delivery. Cellular and Molecular Life Sciences. 2009,66: 2873-2896. https:// doi.org/10.1007/s00018-009-0053-z

2. Ашуров H. Ш., Югай С. M., Шахобутди-нов С. Ш., Кулумбетов А. С., Атаханов А. А. Физико-химические исследования структуры наночастиц хитозана и аскорбат хитозана. Известия Академии наук. Серия химическая. 2022; 2: 227-231. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=48176311

3. Mедведева И. В., Mедведева О. M., Студе-нок А. Г., Студенок Г. А., Цейтлин E. M. ^вые композитные материалы и процессы для химических, физико-химических и биохимических технологий водоочистки. Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2023;66(1): 6-27. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20236601.6538

4. Egebro Birk S., Boisen A., Hagner Nielsen L. Polymeric nano- and microparticulate drug delivery systems for treatment of biofilms. Advanced Drug Delivery Reviews. 2021;174: 30-52. https://doi. org/10.1016/j.addr.2021.04.005

5. Mаевcкая E. H., Дресвянина E. H., Шабу-нин А. С., ... Зиновьев E. В. Получение и исследование свойств гемостатических материалов на основе хитозана и нанофибрилл хитина. Российские нанотехнологии. 2020;15(4): 493-504. https://doi. org/10.1134/S199272232004007X

6. Колесов С. В., Гурина M. С., Mудариcова Р. Х. Закономерности и особенности образования водных нанодисперсий интерполиэлектролитных комплексов на основе хитозана и сукцинамида хитозана. Журнал общей химии. 2018;88(8): 13761380. https://doi.org/10.1134/S0044460X1808022X

7. Cheung R., Ng T., Wong J., Chan W. Chitosan: an update on potential biomedical and pharmaceutical applications. Marine Drugs. 2015;13: 5156-5186. https://doi.org/10.3390/md13085156

8. Попова Е. В., Тихомирова В. Е., Безнос О. В., Григорьев Ю.В ., Чеснокова Н. Б., Кост О. А. Хито-зановые наночастицы - система доставки лекарств в передний отдел глаза. Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. 2023;64(2) 141-151. https://doi.org/10.55959/MSU0579-9384-2-2023-64-2-141-151

9. Silva-Lopez R. E., Gon^alves R. N. Therapeutic proteases from plants: biopharmaceuticals with multiple applications. Journal of Applied Biotechnology & Bioengineering. 2019;6(2): 101-109. https://doi. org/10.15406/jabb.2019.06.00180

10. Pankova S. M., Sakibaev F. A., Holyavka M. G., Artyukhov V. G. A possible role of charged amino-acid clusters on the surface of cysteine proteases for preserving activity when binding with polymers. Biophys -ics. 2022;67(1): 8-14. https://doi.org/10.1134/ S0006350922010146

11. Hu R., Chen G., Li Y. Production and characterization of antioxidative hydrolysates and peptides from corn gluten meal using papain, ficin, and bromelain. Molecules. 2020;25(18): 4091. https://doi. org/10.3390/molecules25184091

12. Koroleva V. A., Olshannikova S. S., Holyavka M. G., Artyukhov V. G. Thermal inactivation of cysteine proteases: the key stages. Biophysics. 2021;66(3): 364-372. https://doi.org/10.1134/ S0006350921030088

13. Kong Y. R., Jong Y. X., Balakrishnan M., ... Khaw K. Y. Beneficial role of Carica papaya extracts and phytochemicals on oxidative stress and related diseases: a mini review. Biology. 2021;10(4): 20. https:// doi.org/10.3390/biology10040287

14. Semashko T. A., Lysogorskaya E. N., Okse-noit E. S., Bacheva A. V., Filippova I. Yu. Chemoenzy-matic synthesis of new fluorogenous substrates for cysteine proteases of the papain family. Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2008;34(3): 339-343. https://doi.org/10.1134/S1068162008030151

15. Szeto Y. S., Hu Z. Method for preparing chitosan nano-particles. Patent no US2008/0234477 A1. Publ. 25.09.2008.

16. Ольшанникова С. С., Редько Ю. A., Лавлин-ская М. С., Сорокин A. В., Холявка M. Г., Артюхов В. Г. Получение и оценка стабильности по уровню ферментативной активности комплексов папаина с микрочастицами хитозана. Химико-фармацевтический журнал. 2021;55(11): 51-55. https://doi. org/10.30906/0023-1134-2021-55-11-51-55

17. Королева В. A., Холявка M. Г., Ольшанникова С. С., Артюхов В. Г. Разработка методики получения комплексов фицина с наночастицами хито-

С. С. Гончарова и др. Биокатализаторы на основе ассоциатов папаина с наночастицами хитозана

зана с высоким уровнем протеолитической активности. Биофармацевтический журнал. 2018;10(4): 36-40. Режим доступа: https://elibrary.ru/item. asp?id=36834674

18. Garcia-Carreno F. L. The digestive proteases of langostilla (pleuroncodes planipes, decapoda): their partial characterization, and the effect of feed on their compositionю Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Comparative Biochemistry. 1992;103: 5 75-5 78. https://doi.org/10.1016/0305-0491(92)90373-Y

19. Sabirova A. R., Rudakova N. L., Balaban N. P., ... Sharipova M. R. A novel secreted metzincin metal-loproteinase from Bacillus intermedius. FEBS Letters. 2010;584 (21): 4419-4425. https://doi.org/10.10Wj. febslet.2010.09.049

20. Olshannikova S. S., Malykhina N. V., Lav-linskaya M. S., ... Artyukhov V. G. Novel immobilized biocatalysts based on cysteine proteases bound to 2-(4-acetamido-2-sulfanilamide) chitosan and research on their structural features. Polymers. 2022;14: 3223. https://doi.org/10.3390/polym14153223

21. Burri B., Jacob R. Human metabolism and the requirement for vitamin C. In: Vitamin C in health and disease. Packer L., Fuchs J. (eds.). New York: Marcel Dekker Inc., 1997; 25-58.

22. Arrigoni O., De Tullio M. C. Ascorbic acid: much more than just an antioxidant. Biochimica et Biophys-ica Acta. 2002;1569: 1-9. https://doi.org/10.1016/ s0304-4165(01)00235-5

23. Homaei A. A., Sajedi R. H., Sariri R., Seyfza-deh S., Stevanto R. Cysteine enhances activity and stability of immobilized papain. Amino Acids. 2010;38: 937-942. https://doi.org/10.1007/s00726-009-0302-3

24. Storer A. C., Menrad R. Chapter 419 - Papain. In: Handbook of Proteolytic Enzymes. Rawlings N. D., Salvesen G. (eds.). Academic Press; 2013. Vol. 2, pp. 1858-1861. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-382219-2.00418-x

25. Kyoichi O., Ohnishi T., Tanaka S. Activation and inhibition of papain. The Journal of Biochemistry. 1962;51(5): 372-374. https://doi.org/10.1093/oxford-journals.jbchem.a127547

26. Purr A. The activation phenomena of papain and cathepsin. Biochemical Journal. 1935;29(1): 13-20. https://doi.org/10.1042/bj0290013

27. Kanazawa H., Fujimoto S., Ohara A. On the mechanism of inactivation of active papain by ascorbic acid in the presence of cupric ions. Biological and Pharmaceutical Bulletin. 1994;17(6): 789-793. https:// doi.org/10.1248/bpb.17.789

28. Rebouche C. J. Ascorbic acid and carnitine biosynthesis. The American Journal of Clinical Nutrition.

1991;54(6): 1147S-1152S. https://doi.org/10.1093/ ajcn/54.6.1147s

29. Carr A. C., Frei B. Toward a new recommended dietary allowance for vitamin C based on antioxidant and health effects in humans. The American Journal of Clinical Nutrition. 1999;69(6): 1086-1107. https://doi. org/10.1093/ajcn/69.6.1086

30. Gegel N. O., Zudina I. V., Malinkina O. N., Shipovskaya A. B. Effect of ascorbic acid isomeric forms on antibacterial activity of its chitosan salts. Microbiology. 2018;87(5): 732-737. https://doi. org/10.1134/S0026261718050107

Информация об авторах

Гончарова Светлана Сергеевна, м. н. с. кафедры биофизики и биотехнологии, Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация).

https://orcid.org/0000-0003-3381-2008 Olshannikovas@gmail.com Редько Юлия Александровна, магистрант кафедры биофизики и биотехнологии, Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация).

Лавлинская Мария Сергеевна, к. х. н., с. н. с. кафедры биофизики и биотехнологии, Воронежский государственный университет, с. н. с. НИЛ «Биоре-сурнсный потенциал приморской территории», Севастопольский государственный университет (Севастополь, Российская Федерация). https://orcid.org/0000-0001-9058-027X maria.lavlinskaya@gmail.com

Сорокин Андрей Викторович, аспирант кафедры высокомолекулярных соединений и коллоидной химии, Воронежский государственный университет, м. н. с. кафедры биофизики и биотехнологии, Воронежский государственный университет, м. н. с. НИЛ «Биоресурнсный потенциал приморской территории», Севастопольский государственный университет (Севастополь, Российская Федерация).

https://orcid.org/0000-0001-5268-9557 andrew.v.sorokin@gmail.com

Холявка Марина Геннадьевна, д. б. н., профессор кафедры биофизики и биотехнологии, Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация), профессор кафедры «Физика» Севастопольского государственного университета (Севастополь, Российская Федерация). https://orcid.org/0000-0002-1390-4119 holyavka@rambler.ru

С. С. Гончарова и др. Биокатализаторы на основе ассоциатов папаина с наночастицами хитозана

Кондратьев Максим Сергеевич, к. ф.-м. н., заведующий лабораторией структуры и динамики биомолекулярных систем, Институт биофизики клетки РАН - обособленное подразделение ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН» (Пущино, Российская Федерация). ЫМр ://orcid.org/0000-0001-6717-4206 ma-ko@bk.ru

Артюхов Валерий Григорьевич, д. б. н., профессор, заведующий кафедрой биофизики и биотехнологии, Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация). https://orcid.org/0000-0002-5872-8382 artyukhov@bio.vsu.ru

Поступила в редакцию 03.10.2022; одобрена после рецензирования 15.11.2022; принята к публикации 23.11.2022; опубликована онлайн 25.06.2022.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.