Tóm tắt nghiên cứu

Phó giáo sư Shitanda Isao của tỷ lệ kèo nhà cái hôm nay Hóa học tiên tiến, Đại học tỷ lệ kèo nhà cái hôm nay học Tokyo, Tokyo, Nhà nghiên cứu dự án Tiến sĩ Noya Loew, Sawahara Chiaki Paar Japan Co, Ltd, đã làm sáng tỏ thành công cấu trúc của bilirubin oxyase bị oxy hóa và oxy hóa oxy hóa (BOD) bằng cách sử dụng tán xạ tia X góc nhỏ (EC-SAX)

BOD là một oxyoreductase nhỏ, đơn, và hoạt động cao trong điều kiện trung tính, và do đó được sử dụng trong các điện cực khử oxy trong các tế bào nhiên liệu sinh học Nhóm nghiên cứu này đã tiến hành nghiên cứu để giải quyết các vấn đề của BOD, đóng vai trò quan trọng trong các sinh vật sống, chẳng hạn như "liệu nó có gây ra thay đổi cấu trúc trong phản ứng giảm quá trình oxy hóa không?" và "Có cách nào để làm rõ những thay đổi cấu trúc gây ra bởi phản ứng giảm quá trình oxy hóa không?" Lần này, chúng tôi đã nghiên cứu chi tiết về những thay đổi cấu trúc của BOD trong phản ứng oxy hóa-Reedox, với ý tưởng áp dụng EC-SAX, kết hợp các kỹ thuật điện hóa và tán xạ tia X góc nhỏ, với BOD

Trong nghiên cứu này, dữ liệu tán xạ tia X của các chất oxy hóa điện hóa và cơ thể giảm điện hóa của BOD đã thu được bằng cách sử dụng EC-SAX và phân tích cấu trúc đã được thực hiện Kết quả là, người ta đã tiết lộ rằng BOD xen kẽ giữa cấu trúc mở (loại mở) và cấu trúc đóng (loại đóng) trong phản ứng giảm oxy hóa và dạng oxy hóa chủ yếu là loại mở và dạng giảm chủ yếu là loại đóng Nó cũng được tìm thấy rằng các xu hướng tương tự với cấu trúc của các BOD oxy hóa hóa học đã được tìm thấy Hơn nữa, người ta đã xác nhận rằng, trong khi các SAX điển hình đòi hỏi các chất phụ gia khác nhau để phân tích chất oxy hóa và cơ thể giảm, EC-SAX cho phép phân tích các chất oxy hóa và giảm cơ thể khi có cùng một chất phụ gia

Phát hiện nghiên cứu này cho thấy EC-SAX là một kỹ thuật đầy hứa hẹn để hiểu các cơ chế của các phản ứng oxyoreductase Là một sự hiểu biết được cải thiện về các cơ chế của các phản ứng oxi hóa khử enzyme, người ta hy vọng rằng hiệu suất của các chất sinh học dựa trên enzyme sẽ được cải thiện

Kết quả nghiên cứu này đã được công bố vào ngày 31 tháng 12 năm 2024Được xuất bản trực tuyến trên "Langmuir"đã được thực hiện

Bối cảnh nghiên cứu

oxy-reductase là một loại enzyme xúc tác các phản ứng oxyoreductase và đóng vai trò quan trọng trong các phản ứng hóa học trong các sinh vật sống Các enzyme này có khả năng thực hiện hiệu quả các phản ứng oxy hóa và dự kiến ​​sẽ được áp dụng trong lĩnh vực điện tử sinh học Cụ thể, các điện cực enzyme với oxyoreductase bất động trên bề mặt điện cực có thể tạo ra tín hiệu điện thông qua các phản ứng enzyme, làm cho chúng được sử dụng trong các thiết bị như cảm biến sinh học và tế bào nhiên liệu sinh học

Bilirubin oxyase (BOD) là một oxyoreductase nhỏ, đơn, được sử dụng làm điện cực khử oxy trong các tế bào nhiên liệu sinh học BOD có bốn nguyên tử đồng, ba trong số đó tạo thành các cụm xử lý có tên là các vị trí T2/T3, liên kết và giảm oxy Tuy nhiên, vẫn chưa rõ loại thay đổi cấu trúc nào xảy ra trong phản ứng oxy hóa oxy hóa của BOD, và làm rõ điều này là vô cùng quan trọng trong việc làm sáng tỏ toàn bộ cơ chế phản ứng của oxyoructuctase

Phân tích cấu trúc tia X tinh thể đơn chủ yếu được sử dụng để đánh giá cấu trúc của các enzyme Tuy nhiên, kỹ thuật này phụ thuộc vào chất lượng và trạng thái của mẫu tinh thể, vì vậy phân tích chi tiết tất cả các enzyme là khó khăn và không thực tế Hơn nữa, vì oxyoreductase và protein oxi hóa khử thường trải qua những thay đổi về cấu trúc trong phản ứng oxyoreductase, nên rất khó để hiểu chi tiết về cấu trúc

Từ nền trên, nhóm nghiên cứu này đã truyền cảm hứng cho việc áp dụng EC-SAXS vào BOD và nghiên cứu sự khác biệt về cấu trúc giữa các chất oxy hóa điện hóa và cơ thể giảm điện hóa của BOD

Chi tiết kết quả nghiên cứu

EC-SAX Cả hai cường độ tán xạ đều giảm khi nồng độ BOD giảm, nhưng ở cùng nồng độ, có sự khác biệt rõ ràng giữa các chất oxy hóa và giảm Đường kính tối đa trung bình (D_Max) là 7,5 ± 0,4nm đối với sản phẩm bị oxy hóa và 6,7 ± 0,2nm đối với sản phẩm giảm Trọng lượng phân tử trung bình là 63 ± 9 kDa đối với sản phẩm bị oxy hóa và 58 ± 2 kDa đối với sản phẩm giảm, nằm trong phạm vi ± 15 'so với giá trị tài liệu là 66 kDa Những kết quả này cho thấy rằng BOD giảm hình thành hình dạng nhỏ gọn hơn so với hình thức bị oxy hóa Hơn nữa, cấu trúc của các BOD oxy hóa hóa học tương tự như các mã hóa oxi hóa hóa hóa học

Để có được mô hình độ phân giải cao của BOD bị oxy hóa và giảm, phân tích được thực hiện bằng cách sử dụng dữ liệu SAXS được đo dựa trên cấu trúc tinh thể của BOD hiện có Để tinh chỉnh, Sreflex và Cysol đã được sử dụng Kết quả là, người ta thấy rằng cơ thể bị oxy hóa của BOD chủ yếu tạo thành một cấu trúc mở (loại mở) và cơ thể bị giảm chủ yếu tạo thành một cấu trúc khép kín (loại đóng) Sự khác biệt này được phản ánh trong khoảng cách trung bình giữa các dư lượng của ASN-197 (axit aspartic ở vị trí 197) và ASN-394 (axit aspartic ở vị trí 394) và chúng tôi thấy rằng loại mở có khoảng cách dài hơn loại kín Khoảng cách trung bình giữa các chất oxy hóa điện hóa và các chất khử điện hóa lần lượt là 2,8 ± 0,7nm và 1,7 ± 0,6nm Mặt khác, khoảng cách trung bình giữa các chất oxy hóa hóa học và cơ thể giảm hóa học lần lượt là 3,0 ± 0,9nm và 2,5 ± 1,0nm Trong sản phẩm bị oxy hóa, các ion đồng có chứa T1 Cu là Cu^{2 & Plus;}, trong khi ở dạng giảm, Cu^{& Plus;}chỉ ra một điện tích yếu Sự khác biệt này cho thấy rằng sự hình thành ưu đãi của các chất oxy hóa ở dạng mở có thể liên quan đến lực đẩy giữa dư lượng axit amin tích điện dương và tương tác với các phân tử tích điện âm

Phó giáo sư Shitanda, người đã lãnh đạo nghiên cứu này, nhận xét, "nghiên cứu này đã đạt được bằng cách giới thiệu một hiệu suất cao, hiệu suất cao, thiết bị tán xạ tia X và kết quả của chúng tôi Hành vi của các enzyme trong sản xuất bằng cách sử dụng cảm biến sinh học và enzyme, rất cần thiết cho cuộc sống thông minh "

Thông tin bài viết

Tên tạp chí

Langmuir

Tiêu đề giấy

Phân tán tia X góc nhỏ điện hóa để phân tích cấu trúc phụ thuộc tiềm năng của các enzyme oxi hóa khử

tác giả

115253_115389

doi

101021/acslangmuir4c03661