مسعور الملح تعديل Nafion لإنزيم الشلل وتحقيق الاستقرار
Summary
هذه المادة سوف تصف الإجراء لتوليف انزيم Nafion تعديل hydrophobically غشاء الشلل وكيفية شل البروتينات و / أو الأنزيمات في الغشاء واختبار النشاط الخاصة.
Abstract
على مدى العقد الماضي، كان هناك مجموعة كبيرة من الإنزيمات يجمد طلب واستقرت بما في ذلك التحفيز الأحيائي، أجهزة الاستشعار، وخلايا الوقود الحيوي. 1-3 في معظم تطبيقات bioelectrochemical، وثبتوا على الانزيمات أو العضيات سطح القطب مع استخدام نوع من البوليمر المصفوفة. وهذا ينبغي أن سقالة البوليمر الحفاظ على الانزيمات مستقرة وتسمح لنشر السهل من الجزيئات والأيونات داخل وخارج المصفوفة. وتستند معظم البوليمرات المستخدمة لهذا النوع من الشلل على الأمينات أو polyalcohols – البوليمرات التي تحاكي البيئة الطبيعية للأنزيمات أنهم تغليف واستقرار الانزيم من خلال الهيدروجين أو الرابطة الأيونية. طريقة أخرى لتحقيق الاستقرار في الانزيمات ينطوي على استخدام المذيلات، والتي تحتوي على المناطق التي يمكن أن تغلف مسعور والاستقرار الانزيمات. 4،5 وعلى وجه الخصوص، وضعت مجموعة Minteer بوليمر micellar يعتمد على Nafion متاحة تجاريا. 6،7 Nafionنفسه هو بوليمر micellar التي تسمح لنشر القناة بمساعدة من البروتونات والكاتيونات الصغيرة الأخرى، ولكن المذيلات وقنوات صغيرة للغاية والبوليمر هو حمضية جدا نظرا لسلاسل حمض السلفونيك الجانب، والتي هي غير مواتية لتجميد الانزيم. ومع ذلك، عندما يتم خلط Nafion مع وجود فائض من أملاح الأمونيوم مسعور مثل بروميد ألكيل tetrabutylammonium (TBAB)، والكاتيونات الأمونيوم الرباعية استبدال البروتونات وتصبح أيونات مكافحة للجماعات سلفونات على سلاسل البوليمر الجانب (الشكل 1). هذه النتائج في جو من المذيلات وقنوات داخل البوليمر التي تسمح لنشر ركائز الكبيرة والأيونات والتي هي ضرورية لوظيفة الأنزيمية مثل ثنائي النوكليوتيد نيكوتيناميد أدينين (NAD). وقد استخدم هذا البوليمر تعديل Nafion إلى شل العديد من أنواع مختلفة من الانزيمات الميتوكوندريا وكذلك لاستخدامها في أجهزة الاستشعار والخلايا الوقود الحيوي. 8-12 تصف هذه الورقة إجراء رواية لجعل هذا MICellar تجميد انزيم غشاء البوليمر التي يمكن تحقيق الاستقرار في الانزيمات. وترد تفاصيل تركيب الغشاء انزيم الشلل micellar، وإجراءات شل حركة الانزيمات داخل الغشاء، والمقايسات لدراسة النشاط الأنزيمي محددة للانزيم يجمد أدناه.
Protocol
Discussion
في الإجراء وصفها، وتستخدم أملاح الأمونيوم رباعي ألكيل لتعديل Nafion التجارية لخلق البوليمرات micellar التي يمكن استخدامها في شل والاستقرار الانزيمات. وصف المقايسات في المعرض الداخلي والتي يمكن استخدامها في شل البوليمر مجموعة واسعة من الانزيمات مع الاحتفاظ عالية من النشا…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
الكتاب نعترف مكتب البحوث البحرية، الولايات المتحدة المجلس فول الصويا، والمؤسسة الوطنية للعلوم للتمويل.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalog number |
| Nafion | Sigma-Aldrich | 70160 |
| Tetra alkylammonium bromide salts | Sigma-Aldrich | n/a |
| Alcohol dehydrogenase | Sigma-Aldrich | A3263 |
| Nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) | Simga-Aldrich | N7004 |
| Sodium pyrophosphate | Sigma-Aldrich | P8010 |
| Phenazine methosulfate (PMS) | Sigma-Aldrich | P9625 |
| 2,6-Dichloroindophenol (DCIP) | Sigma-Aldrich | D1878 |
| Glucose oxidase | Sigma-Aldrich | G7141 |
| 4-Hydroxybenzoic acid | Sigma-Aldrich | 240141 |
| Sodium azide | Sigma-Aldrich | S8032 |
| Peroxidase | Sigma-Aldrich | P8375 |
| 4-aminoantipyrine | Sigma-Aldrich | 06800 |
| UV/Vis Spectrophotometer | Thermo | Evolution 260 Bio or Spectronic Genesys 20 |
| Vortex Genie | ||
| Analytical balance |
References
- Calabrese-Barton, S., Gallaway, J., Atanassov, P. Enzymatic biofuel cells for implantable and microscale devices Chem. Rev. 104, 4867-4886 (2004).
- Cracknell, J. A., Vincent, K. A., Armstrong, F. A. Enzymes as Working or Inspirational Electrocatalysts for Fuel Cells and Electrolysis. Chem. Rev. 108, 2439-2461 (2008).
- Minteer, S. D., Liaw, B. Y., Cooney, M. J. Enzyme-Based Biofuel Cells. Curr. Opin. Biotechnol. 18, 228-234 (2007).
- Callahan, J. W., Kosicki, G. W. The Effect of Lipid Micelles on Mitochondrial Malate Dehydrogenase. Canadian Journal of Biochemistry. 45, 839-851 (1967).
- Martinek, K. Modeling of the Membrane Environment of Enzymes: Superactivity of Laccase Entrapped into Surfactant Reversed Micelles in Organic Solvents. Biokhimiya. 53, 1013-1016 (1988).
- Moore, C. M., Akers, N. L., Hill, A. D., Johnson, Z. C., Minteer, S. D. Improving the Environment for Immobilized Dehydrogenase Enzymes by Modifying Nafion with Tetraalkylammonium Bromides. Biomacromolecules. 5, 1241-1247 (2004).
- Schrenk, M. J., Villigram, R. E., Torrence, N. J., Brancato, S. J., Minteer, S. D. Effects of Mixture Casting Nafion with Quaternary Ammonium Bromide Salts on the Ion-Exchange Capacity and Mass Transport in the Membranes. J. Membr. Sci. 205, 3-10 (2002).
- Akers, N. L., Moore, C. M., Minteer, S. D. Development of Alcohol/O2 Biofuel Cells Using Salt-Extracted Tetrabutylammonium Bromide/Nafion Membranes to Immobilize Dehydrogenase Enzymes. Electrochim. Acta. 50, 2521-2525 (2005).
- Sokic-Lazic, D., Minteer, S. D. Citric Acid Cycle Biomimic on a Carbon Electrode. Biosens. Bioelectron. 24, 939-944 (2008).
- Arechederra, R. L., Minteer, S. D. Complete Oxidation of Glycerol in an Enzymatic Biofuel Cell. Fuel Cells. 9, 63-69 (2009).
- Germain, M., Arechederra, R. L., Minteer, S. D. Nitroaromatic Actuation of Mitochondrial Bioelectrocatalysis for Self-Powered Explosive Sensors. J. Am. Chem. Soc. 130, 15272-15273 (2008).
- Addo, P. K., Arechederra, R. L., Minteer, S. D. Evaluating Enzyme Cascades for Methanol/Air Biofuel Cells Based On NAD+-Dependent Enzymes. Electroanalysis. 22, 807-812 (2010).
- Smith, P. K., Krohn, R. I., Hermanson, G. T., Mallia, A. K., Gartner, F. H., Provenzano, M. D., Fujimoto, E. K., Goeke, N. M., Olson, B. J., Klenk, D. C. Measurement of protein using bicinchoninic acid. Analytical Biochemistry. 150, 76-85 (1985).
