подсекция «цикл наук о живом

Ломоносов-2008 «Химия» Цикл наук о живом
Разработка метода вычленения вкладов трех эстераз на основе двухэлектродного
биосенсора с помощью методов формальной кинетики
Решетняк Антон Сергеевич, Дубачева Галина Витальевна
Кафедра Химической Энзимологии, Химический факультет,
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Эстеразы являются одними из ключевых ферментов крови человека, уровень их
активности является исключительно важным показателем в токсикологии,
фармакологии и нейробиологии. Изменение активности этих ферментов в крови
приводит к развитию целого ряда функциональных нарушений организма. Например,
низкий уровень активности ацетилхолинэстеразы может свидетельствовать о
дисфункции печени, отравлении пестицидами, нарушении деятельности ЦНС, а
ингибирование нейротоксичной эстеразы ксенобиотиками приводит к возникновению
отставленной нейротоксичности. Для клинических исследований и ранней диагностики
таких нарушений необходимо знать соотношение уровней активности этих ферментов в
крови. Таким образом, актуальной задачей на сегодняшний день является создание
высокочувствительных и стабильных биосенсоров, позволяющих определять активности
этих ферментов в смеси.
Так как каждая из эстераз локализована преимущественно в одном компоненте
крови, то обычно при проведении анализа исходный препарат цельной крови
подвергают фракционированию, что делает общую схему анализа довольно сложной и
требует значительного времени. При этом анализ большого количества образцов
представляет собой длительную и трудоемкую процедуру. Создание сенсорных матриц
позволяет упростить схему определения эстеразных активностей, а также существенно
увеличить скорость проведения анализа за счет одновременного определения уровней
активности этих ферментов в образце. Определяя коэффициенты чувствительности
эстераз к различным субстратам, и измеряя скорость гидролиза субстратов в
присутствии ферментов можно вычислить содержание каждой эстеразы в пробе.
Данный подход был реализован в работе [1] для двухферментной системы на
основе двухэлектродного биосенсора. В настоящей работе разработана методика
одновременного определения активностей 3 эстераз в смеси, основанного на
использовании электрохимического двухэлектродного биосенсора. Для этого были
исследованы полные кинетические кривые ферментативных процессов, происходящих в
электрохимической ячейке. Из полных кинетических кривых были получены
зависимости развития отклика на протекание ферментативных реакций, также были
выведены уравнения, описывающие полученные зависимости. С помощью методов
формальной кинетики составлен алгоритм вычленения активностей эстераз в смеси.
Литература
1. Порус М.В., Дубачева Г.В. Определение активностей холинэстераз с использованием
двухэлектродной сенсорной системы, Сенсорные системы, V 22(1), p 88-95, 2008
296