Научная статья на тему 'Биокатализаторы на основе комплексов углеродных наноматериалов с цистеиновыми протеазами: их стабильность и каталитическая активность'

Биокатализаторы на основе комплексов углеродных наноматериалов с цистеиновыми протеазами: их стабильность и каталитическая активность Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
2
0
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
цистеиновые протеазы / фицин / папаин / бромелин / фуллерены / углеродные нанотрубки / Cysteine proteases / Ficin / Papain / Bromelain / Fullerenes / Carbon nanotubes

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Гончарова Светлана Сергеевна, Щеголеватых Екатерина Александровна, Жукалин Дмитрий Алексеевич, Холявка Марина Геннадьевна, Артюхов Валерий Григорьевич

Работа направлена на разработку и исследование биокатализаторов на основе комплексов цистеиновых протеаз с фуллеренами и углеродными нанотрубками. При образовании комплекса фицина с фуллеренами и углеродными нанотрубками активность гибридных препаратов составляла 70 и 45 % соответственно. При формировании комплексов папаина с фуллеренами и углеродными нанотрубками протеолитическая способность фермента осталась на прежнем уровне для образцов с фуллереном и уменьшилась на 27 % для препаратов с углеродными нанотрубками. Образование комплексов бромелина с фуллеренами и углеродными нанотрубками способствовало уменьшению протеолитической активности биокатализатора на 18 и 48 % по сравнению со свободным энзимом. При определении стабильности комплексов наноматериалов и цистеиновых протеаз в ходе 7-дневной инкубации в 0.05 М трис-HCl буфере (рН 7.5) при 37 °С выявлялось снижение протеолитической активности образцов. Комплексообразование с углеродными наночастицами и фуллеренами повышало устойчивость фицина и бромелина, в то время как стабильность папаина в комплексах оставалась на прежнем уровне.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Гончарова Светлана Сергеевна, Щеголеватых Екатерина Александровна, Жукалин Дмитрий Алексеевич, Холявка Марина Геннадьевна, Артюхов Валерий Григорьевич

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

Biocatalysts based on complexes of carbon nanomaterials with cysteine proteases

The purpose of the research is to develop and study biocatalysts based on complexes of cysteine proteases with fullerenes and carbon nanotubes. During the formation of ficin complexes with fullerenes and carbon nanotubes, the activity of hybrid preparations was 70 and 45%, respectively. During the formation of papain complexes with fullerenes and carbon nanotubes, the proteolytic ability of the enzyme remained at the same level for the samples with fullerene and decreased by 27% for the preparations with carbon nanotubes. The formation of bromelain complexes with fullerenes and carbon nanotubes contributed to a decrease in the proteolytic activity of the biocatalyst by 18 and 48% as compared to the free enzyme. While determining the stability of complexes of nanomaterials and cysteine proteases during a 7-day incubation in 0.05 M tris-HCl buffer (pH 7.5) at 37 °C, we noticed a decrease in the proteolytic activity of the samples. Complexation with carbon nanoparticles and fullerenes increased the stability of ficin and bromelain, while the stability of papain in the complexes remained unchanged.

Текст научной работы на тему «Биокатализаторы на основе комплексов углеродных наноматериалов с цистеиновыми протеазами: их стабильность и каталитическая активность»

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

Конденсированные среды и межфазные границы

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

Оригинальные статьи

Научная статья УДК 577.325:602.1

https://doi.org/10.17308/kcmf.2023.25/11257

Биокатализаторы на основе комплексов углеродных наноматериалов с цистеиновыми протеазами: их стабильность и каталитическая активность

С. С. Гончарова1, Е. А. Щеголеватых1, Д. А. Жукалин1, М. Г. Холявка12и, В. Г. Артюхов1

1 ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет», Университетская пл., 1, Воронеж394018, Российская Федерация

2ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет», ул. Университетская, 33, Севастополь 299053, Российская Федерация

Аннотация

Работа направлена на разработку и исследование биокатализаторов на основе комплексов цистеиновых протеаз с фуллеренами и углеродными нанотрубками.

При образовании комплекса фицина с фуллеренами и углеродными нанотрубками активность гибридных препаратов составляла 70 и 45 % соответственно. При формировании комплексов папаина с фуллеренами и углеродными нанотрубками протеолитическая способность фермента осталась на прежнем уровне для образцов с фуллереном и уменьшилась на 27 % для препаратов с углеродными нанотрубками. Образование комплексов бромелина с фуллеренами и углеродными нанотрубками способствовало уменьшению протеолитической активности биокатализатора на 18 и 48 % по сравнению со свободным энзимом. При определении стабильности комплексов наноматериалов и цистеиновых протеаз в ходе 7-дневной инкубации в 0.05 М трис-HCl буфере (рН 7.5) при 37 °С выявлялось снижение протеолитической активности образцов.

Комплексообразование с углеродными наночастицами и фуллеренами повышало устойчивость фицина и бромелина, в то время как стабильность папаина в комплексах оставалась на прежнем уровне. Ключевые слова: цистеиновые протеазы, фицин, папаин, бромелин, фуллерены, углеродные нанотрубки Благодарности: Работа выполнена за счет средств Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания ВУЗам в сфере научной деятельности на 2023-2025 годы, проект № FZGU-2023-0009. Для цитирования: Гончарова С. С., Щеголеватых Е. А., Жукалин Д. А., Холявка М. Г., Артюхов В. Г. Биокатализаторы на основе комплексов углеродных наноматериалов с цистеиновыми протеазами. Конденсированные среды и межфазные границы. 2023;25(3): 343-349. https://doi.org/10.17308/kcmf.2023.25/11257

For citation: Goncharova S. S., Shchegolevatykh E. A., Zhukalin D. A., Holyavka M. G., Artyukhov V. G. Biocatalysts based on complexes of carbon nanomaterials with cysteine proteases. Condensed Matter and Interphases. 2023;25(3): 343-349. https://doi.org/10.17308/kcmf.2023.25/11257

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

© Гончарова С. С., Щеголеватых Е. А., Жукалин Д. А., Холявка М. Г., Артюхов В. Г., 2023

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

С. С. Гончарова и др. Биокатализаторы на основе комплексов углеродных наноматериалов...

1. Введение

Углеродные материалы представляют огромный интерес для различных областей науки. В настоящее время наблюдается значительный рост исследований, направленных на увеличение сфер применения углеродных нанома-териалов, в том числе фуллеренов и нанотру-бок. Эти наноструктуры в той или иной степени рассматриваются как возможные синтоны при создании биологически активных веществ [1].

Фуллерены - это новая аллотропная модификация углерода. Молекула фуллерена является полой каркасной молекулой сфероидальной формы, которая состоит из четного числа ковалентно связанных атомов углерода, расположенных в вершинах шести- или пятиугольных циклов [2]. Внутри молекулы имеется полость, в которую можно ввести атомы и молекулы других веществ [3]. Установлено, что фуллерены оказывают стабилизирующее действие на ферменты, предохраняя их от термической инактивации и окисления [4]. Фуллерены могут оказывать в биологических системах как антиоксидантное действие, присоединяя активные формы кислорода, так и окислительное, благодаря фотосенси-тизирующим свойствам. Обладающие мембра-нотропным действием липофильные молекулы фуллеренов взаимодействуют с различными биологическими структурами и могут изменять функции этих структур, увеличивая липофиль-ность активной молекулы. Существуют примеры адресной доставки фуллеренами некоторых терапевтических агентов [5], также известно их применение для рентгеновской визуализации, в качестве ингибиторов процессов размножения вируса иммунодефицита человека и химиоте-рапевтических агентов. Отличительной чертой фуллеренов является способность сочетать несколько функций, что делает их перспективными тераностиками. Тераностика открывает новый путь к персонализированной наномедици-не, когда ход лечения можно контролировать и, таким образом, адаптировать для каждого пациента индивидуально [6-8].

Углеродные нанотрубки представляют собой протяженные цилиндрические полые структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров, длиной в десятки микрон, а в некоторых случаях до сантиметра, которые образованы одним или несколькими свернутыми в бесшовную трубку графеновыми листами. Среди их достоинств стоит отметить большую удельную поверхность, высокую стабильность, прочность, теплопроводность, необычные элек-

тронные и эмиссионные свойства [5]. Удельная поверхность углеродных нанотрубок составляет от 150 до 1500 м^г-1, что во много раз превосходит этот показатель у фуллеренов [9, 10]. Углеродные нанотрубки имеют высокий потенциал в качестве безопасных и эффективных альтернатив существующим методам доставки лекарств: могут проходить через мембраны вместе с терапевтическими препаратами, вакцинами и нуклеиновыми кислотами вглубь клетки к мишеням-субстратам; служат идеальными нетоксичными носителями, которые в некоторых случаях повышают растворимость лекарственного средства, что приводит к его большей эффективности и безопасности [11]. На основе углеродных нанотрубок были разработаны тест-полоски для определения эстрогена и прогестерона, микроматрицы для обнаружения ДНК и белков, а также датчики NO2 и сердечного тро-понина. Подобные сенсоры использовались для обнаружения газов и токсинов [12-14].

Высокая специфичность ферментативного катализа дает возможность получить большой выход целевого продукта и сделать практически безотходное производство. Протеоли-тические ферменты растительного происхождения часто используют в медицине, наиболее популярными среди них являются фицин (КФ 3.4.22.3), бромелин (КФ 3.4.22.32) и папаин (КФ 3.4.22.2) [15, 16].

Фицин (КФ 3.4.22.3) получают из растений рода Ficus. Он относится к группе цистеино-вых протеолитических ферментов. Молекулярная масса фермента - 25-26 кДа. Фицин имеет широкий диапазон значений pH (6.5-9.5), в которых он проявляет высокую активность [17]. Изоэлектрическая точка фермента равна 9.0. Молекула фицина состоит из одной полипептидной цепи с V-концевым остатком лейцина [18-20]. Фицин обладает антимикробной активностью в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий. Кроме того, доказаны его противовоспалительные, анти-гельминтные, антитромботические, фибрино-литические, противораковые свойства и имму-номодулирующие эффекты [21, 22].

Папаин (КФ 3.4.22.2) выделяют из дынного дерева - папайи (Carica papaya). Молекулярная масса папаина - 23 кДа. Энзим состоит из 212 аминокислотных остатков, где на iV-конце находится изолейцин, а на C-конце - аспарагин. Па-паин имеет высокую активность в разных средах: при pH 5.0-7.5 он гидролизует белки, пептиды, амиды. Наиболее благоприятная темпе-

С. С. Гончарова и др.

Биокатализаторы на основе комплексов углеродных наноматериалов...

ратура для функционирования фермента находится в диапазоне 50-60 °С. Изоэлектрическая точка равна 8.75 [23-25]. Папаин способен расщеплять белки с большей скоростью и эффективностью, чем многие ферменты животного и бактериального происхождения, способен увеличивать скорость заживления ран, пролежней и трофических ран, обладает противовоспалительными свойствами, позволяет другим лекарственным препаратам проникать через кожные покровы, не нарушая их целостности [26-29].

Бромелин (КФ 3.4.22.32) относится к про-теолитическим ферментам растительной природы, которые получают из ананаса. Молекулярная масса бромелина составляет 33 кДа, а изоэлектрическая точка - 9.55. Наиболее благоприятная температура для работы фермента - 62 °С, а pH - 7.0 [30, 31]. Бромелин применяют для улучшения пищеварения, смягчения симптомов воспалительных процессов, снижения отека и повышения скорости регенерации тканей. Он характеризуется противораковыми свойствами, может предотвращать возникновение тромбов, ускоряет процессы репарации тканей при деполимеризации межклеточных структур, меняет проницаемость сосудов, обладает иммуномодулирующим действием [32-35].

Однако есть несколько причин, препятствующих масштабному применению ферментов: неустойчивость препаратов при различных воздействиях, высокая себестоимость, невозможность их многократного использования. Эти проблемы можно в значительной мере преодолеть, если применять ассоциированные ферменты, которые более стабильны и обладают пролонгированным действием [36, 37].

В связи с вышесказанным, цель настоящей работы - разработка биокатализаторов на основе комплексов цистеиновых протеаз с углеродными нанотрубками и фуллеренами и исследование их каталитической активности.

2. Экспериментальная часть

Объектом исследования в работе являлись фицин, папаин, бромелин в качестве субстрата для гидролиза был выбран азоказеин (Sigma, США). Для комплексообразования использова-

Таблица. 1. Параметры наночастиц

ли следующие сертифицированные углеродные наноматериалы: нанотрубки Nanocyl-7000 (NANOCYL S.A.) с длиной 0.7-3.0 мкм и диаметром 5-35 нм; фуллерены С60 «НеоТекПродукт» с чистотой 99.5 %.

Комплекс фермента с углеродными нано-трубками и фуллеренами получали следующим образом: раствор фермента (2 мг/мл в 50 мМ глициновом буфере, рН 10.0 и 9.0 для фицина и па-паина, в 50 мМ трис-глициновом буфере, рН 9.0 для бромелина) смешивали в равных объемах с раствором углеродных нанотрубок и фуллере-нов, выдерживали при комнатной температуре в течение 2 ч. Протеазную активность полученных препаратов измеряли, как описано в [38].

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

3. Результаты и их обсуждение

В первой серии экспериментов мы определили размеры и дзета-потенциал фуллеренов и углеродных нанотрубок. Параметры наноча-стиц представлены в табл. 1. Средний размер фуллеренов составил 113 нм, а углеродных нанотрубок 153 нм. Медианное значение дзета-потенциала составило -12 мВ для фуллеренов и -20 мВ для углеродных нанотрубок.

При образовании комплекса фицина с фул-леренами и углеродными нанотрубками активность комплексированных препаратов составляла 70 и 45 % соответственно от тех же значений для нативного энзима. При формировании комплексов папаина с фуллеренами и углеродными нанотрубками протеолитическая способность фермента осталась на прежнем уровне для фуллерена и уменьшилась на 27 % для углеродных нанотрубок. Образование комплексов бромелина с фуллеренами и углеродными на-нотрубками способствовало уменьшению про-теолитической активности на 18 и 48 % по сравнению со свободным энзимом (рис. 1).

В ходе выполнения экспериментов по определению остаточной активности цистеиновых протеаз при 37 °С в 0.05 М трис-HCl буфере с

Наночастицы Средний размер, нм Диапазон размеров, нм Медианное значение дзета-потенциала, мВ Диапазон дзета-потенциалов, мВ

Фуллерены 113.8 91.2-141.8 -12.3 от -25.8 до 13.9

Углеродные нанотрубки 153.4 122.4-190.1 -20.1 от -35.7 до -5.99

С. С. Гончарова и др.

Биокатализаторы на основе комплексов углеродных наноматериалов...

A

« =

о -10 -20 -SO

Б

Рис. 1. Каталитическая активность фицина, папаина, бромелина, ед/мл (А) и ее изменение, % (Б): растворимый фицин (1); фицин в комплексе с фуллереном (2); фицин в комплексе с углеродными нано-трубками (3); растворимый папаин (4); папаин в комплексе с фуллереном (5); папаин в комплексе с углеродными нанотрубками (6); растворимый бромелин (7); бромелин в комплексе с фуллереном (8); бромелин в комплексе с углеродными нанотрубками (9). За 100 % принята активность свободных ферментов при оптимальных условиях гидролиза

рН 7.5, свободных и в комплексе с фуллеренами и углеродными нанотрубками в течение 7 дней происходило снижение активности всех испытуемых образцов.

Раствор нативного фицина после инкубации продолжительностью 7 дней сохранял 8 % от своей первоначальной протеолитической активности, его комплексы с фуллеренами и углеродными нанотрубками проявляли соответственно 46 и 43 % своей способности гид-ролизовать азоказеин. Нативный папаин после инкубации в течение 7 дней сохранял 15 % своей активности, а образцы папаина с фул-леренами и углеродными нанотрубками проявляли 27 и 22 %. Раствор бромелина сохранял

13 % своей протеолитической активности после 7 дневной инкубации, в то время как комплексы с фуллеренами и углеродными нанотрубками - 26 и 29 % (рис. 2).

4. Заключение

Таким образом, в ходе проделанной работы нам удалось получить комплексы цистеиновых протеаз с фуллеренами и углеродными нано-трубками. Папаин в комплексе с фуллеренами показал более высокие значения протеолити-ческой активности по отношению к азоказеину, чем другие изучаемые нами биокатализаторы.

При определении стабильности комплексов наноматериалов и цистеиновых протеаз

С. С. Гончарова и др.

Биокатализаторы на основе комплексов углеродных наноматериалов...

о в. С

Фицин

Бромелин

Время, сутки

g О.

Фицни

ЬрОМСЛШ!

Время, сутки

Рис. 2. Остаточная каталитическая активность фицина, папаина, бромелина после инкубации образцов при 37 °С (А - в ед/мл раствора или суспензии, Б - в % от первоначального уровня): растворимый фицин (1); фицин в комплексе с фуллереном (2); фицин в комплексе с углеродными нанотрубками (3); растворимый папаин (4); папаин в комплексе с фуллереном (5); папаин в комплексе с углеродными нанотрубками (6); растворимый бромелин (7); бромелин в комплексе с фуллереном (8); бромелин в комплексе с углеродными нанотрубками (9). Протеолитическую активность образцов, наблюдаемую без их предварительной инкубации и при оптимальных условиях гидролиза, принимали за 100 %

выявлялось снижение протеолитической активности образцов в течение 7 дней. Комплек-сообразование как с фуллеренами, так и с углеродными нанотрубками повышало устойчивость фицина и бромелина, в то время как стабильность папаина в комплексах оставалась на уровне свободного фермента.

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. Думпис М. А., Николаев Д. Н., Литасова Е. В., Ильин В. В., Брусина М. А., Пиотровский Л. Б. Биологическая активность фуллеренов - реалии и перспективы. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2018;16(1): 4-20. https:// doi.org/10.17816/RCF1614-20

2. Churilov G. N., Vnukova N. G., Dudnik A. I., ... Samoylova N. A. A method and apparatus for high-throughput controlled synthesis of fullerenes

С. С. Гончарова и др. Биокатализаторы на основе комплексов углеродных наноматериалов...

and endohedral metal fullerenes. Technical Physics Letters. 2016;42(5): 475-477. https://doi.org/10.1134/ S1063785016050072

3. Melker A. I., Krupina M. A., Matvienko A. N. Nucleation and growth of fullerenes and nanotubes having three-fold t-symmetry. Frontier Materials & Technologies. 2022;2: 37-53. https://doi. org/10.18323/2782-4039-2022-2-37-53

4. Zhukalin D. A., Tuchin A. V., Goloshchapov D. L., Bityutskaya L. A. Formation of nanostructures from colloidal solutions of silicon dioxide and carbon nanotubes. Technical Physics Letters. 2015;41(2): 157-159. https://doi.org/10.1134/S1063785015020297

5. Постнов В. Н., Родинков О. В., Москвин Л. Н., Новиков А. Г., Бугайченко А. С., Крохина О. А. От углеродных наноструктур к высокоэффективным сорбентам для хроматографического разделения и концентрирования. Успехи химии. 2016;85(2): 115-138. Режим доступа: https://elibrary.ru/item. asp?id=25135506

6. Rasovic I. Water-soluble fullerenes for medical applications. Materials Science and Technology. 2017;33(7): 777-794. https://doi.org/10.1080/026708 36.2016.1198114

7. Krishna V., Singh A., Sharma P., ... Moudgil B. Polyhydroxy fullerenes for non-invasive cancer imaging and therapy. Small. 2010;6(20): 2236-2241. https:// doi.org/10.1002/smll.201000847

8. Chen Z., Ma L., Liu Y., Chen C. Applications of functionalized fullerenes in tumor theranostics. Ther-anostics. 2012;2(3): 238-250. https://doi.org/10.7150/ thno.3509

9. Bryantsev Ya. A., Arhipov V. E., Romanenko A. I., Berdinsky A. S., Okotrub A. V. Control conductance of single walled carbon nanotubes films during synthesis. Journal of Siberian Federal Universit. Mathematics and Physics. 2018;11(2): 222-226. https://doi.org/10.17516/ 1997-1397-2018-11-2-222-226

10. Двужилова Ю. В., Двужилов И. С., Белонен-ко М. Б. Трехмерные световые пули в оптически анизотропном кристалле с углеродными нанотруб-ками. Известия Российской Академии наук. 2022;86(1): 68-7249. https://doi.org/10.31857/S0367676522010094

11. De Volder M. F. L., Tawfick S. H., Baughman R. H., Hart A. J. Carbon nanotubes: present and future commercial applications. Science. 2013;339(6119): 535-539. https://doi.org/10.1126/science.1222453

12. Zare Y., Rhee K. Y. Моделирование параметра передачи напряжений на границе раздела в полимерных нанокомпозитах с углеродными нанотруб-ками. Физическая мезомеханика. 2020;23(2): 94-99. https://doi.org/10.24411/1683-805X-2020-12010

13. Ahmad A., Kholoud M. M., Abou E., Reda A. A., Abdulrahman A. W. Carbon nanotubes, science and technology part (I) structure, synthesis and characterization. Arabian Journal of Chemistry. 2012;5(1): 1-23. https://doi.org/10.1016Zj.arabjc.2010.08.022

14. Ibrahim K. S. Carbon nanotubes-properties and applications: a review. Carbon Letters. 2013;14(3): 131-144. https://doi.org/10.5714/cl.2013.14.3.131

15. Holyavka M., Faizullin Dzh., Koroleva V., ... Artyukhov V. Novel biotechnological formulations of cysteine proteases, immobilized on chitosan. Structure, stability and activity. International Journal of BiologicalMacromolecules. 2021;180: 161-176. https:// doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.03.016

16. Ol'shannikova S. S., Holyavka M. G., Artyukhov V. G. Method development for ficin entrapment into gels based on food-grade chitosan and chitosan succinate. Pharmaceutical Chemistry Journal. 2021;54(10): 10671070. https://doi.org/10.1007/s11094-021-02321-3

17. Silva M. Z. R., Oliveira J. P. B., Ramos M. V., ... Freitas C. D. T. Biotechnological potential of a cysteine protease (CpCP3) from Calotropis procera latex for cheesemaking. Food Chemistry. 2020;307: 125574. https://doi.org/10.1016/j~.foodchem.2019.125574

18. Sun Y., Pan Y, Jiang W., ... Zhou L. The inhibitory effects of ficin on streptococcus mutans biofilm formation. Biomed Research International. 2021;2021: 11. https://doi.org/10.1155/2021/6692328

19. Hamed M. B., El-Badry M. O., Fahmy A. S., Kandil E. I., Borai I. H. A contradictory action of procoagulant ficin by a fibrinolytic serine protease from Egyptian Ficus carica latex. Biotechnology Reports. 2020;27: e00492. https://doi.org/10.1016/j~.btre.2020. e00492

20. Uba G., Manogaran M., Shukor M. Y. A., Gu-nasekaran B., Halmi M. I. E. Improvement of fi-cin-based inhibitive enzyme assay for toxic metals using response surface methodology and its application for near real-time monitoring of mercury in marine waters. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020; 17(22): 1 -15. https:// doi.org/10.3390/ijerph17228585

21. Olshannikova S., Koroleva V., Holyavka M., Pashkov A., Artyukhov V. Covalent Immobilization of Thiol Proteinases on Chitosan. The 1st International Electronic Conference on Catalysis Sciences. 2020;2(1): 7. https://doi.org/10.3390/ECCS2020-07527

22. 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

23. McKerrow J. H. The diverse roles of cysteine proteases in parasites and their suitability as drug targets. PLOS Neglected Tropical Diseases. 2018;12(8): e0005639. https://doi.org/10.1371/journal. pntd.0005639

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

24. Rieder A. S., Deniz B. F., Netto C. A., Wyse A. T. S. A review of in silico research, SARS-CoV-2, and neurodegeneration: focus on papain-like protease. Neurotoxicity Research. 2022;40(5): 1553-1569. https:// doi.org/10.1007/s12640-022-00542-2

С. С. Гончарова и др. Биокатализаторы на основе комплексов углеродных наноматериалов...

25. Sokolova R. S. Papain medication of hemoph-thalmos. The Russian Annals of Ophthalmology. 1976;92(4): 54-56.

26. Семашко Т. А., Лысогорская Е. Н., Оксе-нойт Е. С., Бачева А. В., Филиппова И. Ю. Химико-энзиматический синтез новых флуорогенных субстратов цистеиновых протеиназ семейства папаина. Chemoenzymatic synthesis of new fluorogenous substrates for cysteine proteases of the papain family. Биоорганическая химия. 2008;34(3): 376-381. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=9989814

27. Rinaldi F., Tengattini S., ... Peters B. Monolithic papain-immobilized enzyme reactors for automated structural characterization of monoclonal antibodies. Frontiers in Molecular Biosciences. 2021;8: 765683. https://doi.org/10.3389/fmolb.2021.765683

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

29. 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

30. 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

31. Ribeiro J. S., Barboza A. da S., Cue-vas-Suarez C. E., da Silva A. F., Piva E., Lund R. G. Novel in-office peroxide-free tooth-whitening gels: bleaching effectiveness, enamel surface alterations, and cell viability. Scientific Reports. 2020;10: 8. https:// doi.org/10.1038/s41598-020-66733-z

32. Aider M. Potential applications of ficin in the production of traditional cheeses and protein hydro-lysates. JDS Communications. 2021;2(5): 233-237. https://doi.org/10.3168/jdsc.2020-0073

33. Ebrahimian M., Hashemi M., Mahvelati F., Malaekeh-Nikouei B., Hashemi E., Oroojalian F. Bro-melain loaded lipid-polymer hybrid nanoparticles for oral delivery: formulation and characterization. Applied Biochemistry and Biotechnology. 2022;194: 3733-3748. https://doi.org/10.1007/s12010-022-03812-z

34. Kumar R., Sharma N., Khurana N., Singh S. K., Satija S., Mehta M., Vyas M. Pharmacological evaluation of bromelain in mouse model of Alzheimer's disease. NeuroToxicology. 2022;90: 19-34. https://doi. org/10.1016/j.neuro.2022.02.009

35. Ma X., Chen Z., Li C., ... Lin F. Fabrication of immobilized bromelain using cobalt phosphate mate-

rial prepared in deep eutectic solvent as carrier. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2022;210: 112251. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2021.112251

36. Smirnova N. N., Pokryshkina A. S., Smir-nov K. V. Immobilization of reactive dyes on the surface of ultrafiltration membranes based on poly-m-phenyl-enisophthalamide. ChemChemTech. 2022;65(1): 30-37. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20226501.6378

37. Ol'shannikova S. S., Red'ko Y. A., Lavlin-skaya M. S., Sorokin A. V., Holyvka M. G., Artyu-khov V. G. Preparation of papain complexes with chitosan microparticles and evaluation of their stability using the enzyme activity level. Pharmaceutical Chemistry Journal. 2022;55: 1240-1244. https://doi. org/10.1007/s11094-022-02564-8

38. 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/10.1016/)'. febslet.2010.09.049

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 Щеголеватых Екатерина Александровна, студент кафедры биофизики и биотехнологии, Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация).

https://orcid.org/0000-0002-6861-4776

Жукалин Дмитрий Алексеевич, к. ф.-м. н., доцент кафедры физики полупроводников и микроэлектроники, Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация). https://orcid.org/0000-0002-0754-4989 d.zhukalin@mail.ru

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

Артюхов Валерий Григорьевич, д. б. н., профессор, заведующий кафедрой биофизики и биотехнологии, Воронежский государственный университет (Воронеж, Российская Федерация). artyukhov@bio.vsu.ru

Поступила в редакцию 27.12.2023; одобрена после рецензирования 07.03.2023; принята к публикации 15.04.2023; опубликована онлайн 25.09.2023.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.