اثر حلال فرازودگداز بر پايداري و ساختار آنزيم ماتريكس متالوپروتئيناز 9 با هدف درماني

Effect of Deep Eutectic Solvent on Stability and Structure of Matrix Metalloproteinase 9 with Therapeutic Purpose

اهداف: آنزيم ماتريكس متالوپروتئيناز 9 در پيشرفت روند بسياري از بيماري ها مانند پريودنتيت، آترواسكلروزيس و سرطان ها نقش بسزايي دارد. يكي از روش هاي پايداري آنزيم استفاده از حلال هاي فرازودگداز است. هدف اين پژوهش، بررسي اثر حلال فرازودگداز روي پايداري و ساختار آنزيم ماتريكس متالوپروتئيناز 9 با هدف درماني بود.مواد و روش ها: در پژوهش تجربي حاضر، آنزيم ماتريكس متالوپروتئيناز 9 فرم فعال (707-107 توالي رزيدوي آمينواسيدي) با استفاده از وكتور بياني pet21a در باكتري اشريشيا كلي سويه bl21 بيان و تخليص و ريفولدينگ آنزيم توسط روش گراديان شيب اوره به طور همزمان روي ستون نيكل سفارز انجام شد. سپس تاثير حلال فرازودگداز بر پايه كولين كلرايد و گليسرول با نسبت مولي 1:1 بر فعاليت، پايداري و ساختار آنزيم ماتريكس متالوپروتئيناز 9 بررسي شد. فعاليت آنزيم در غلظت هاي مختلف ژلاتين در حضور حلال هاي فرازودگداز 15 و 30% حجمي/حجمي در 7/8=ph براي به دست آوردن vmax و km با رسم نمودار ميكائيليس منتن و استفاده از نرم افزار prism version 5.0 مورد بررسي قرار گرفت.يافته ها: با افزايش درصد حلال ها تا 30%، فعاليت ويژه آنزيم افزايش يافت و پس از آن روند كاهشي داشت و در حضور حلال 30% حجمي/حجمي در دو دماي 50 و 60 ordm;​c در مقايسه با حلال 15% و عدم حضور حلال داراي فعاليت باقيمانده بيشتري بود. نتايج نشان دهنده پايداري بيشتر آنزيم در حلال 30% بود.نتيجه گيري: آنزيم ماتريكس متالوپروتئيناز 9 در حضور حلال فرازودگداز 30% حجمي/حجمي بر پايه كولين كلرايد و گليسرول داراي بيشترين فعاليت و پايداري است. افزايش پايداري حرارتي آنزيم را مي توان به فشردگي ساختار آن در حضور حلال فرازودگداز نسبت داد.

Aims Matrix Metalloproteinase 9 (MMP-9) plays an important role in the development of many diseases such as periodontitis, atherosclerosis, and cancer. One of the methods for stability of enzyme is using deep eutectic solvents (DESs). The aim of this study was to investigate the effect of deep eutectic solvent on stability and structure of Matrix Metalloproteinase 9 with therapeutic purpose. Materials & Methods Herein, active full length recombinant human MMP-9 (amino acid residues 107-707) was expressed in Escherichia coli BL21, using the vector pET21a, and purification and refolding were conducted, using urea gradient method on Ni-NTA column, simultaneously. The effect of DES based on choline chloride and glycerol with a 1:1 mol ratio was investigated on activity, stability, and structure of MMP-9. The enzyme activity at different concentrations of gelatin in the presence of 15% and 30% volume/volume DESs at pH 7.8 was investigated for obtaining Vmax and km by Michaelis-Menten kinetics, using the Prism 5.0 software. Findings With an increase in the percentage of solvents up to 30%, the specific activity of enzyme increased, followed by a decreasing trend, and in the presence of a 30% volume/ volume solvent at a temperature of 50°C and 60°C, compared with a 15% solvent and no solvent, contained more residue activity. The results showed more solubility of enzyme in 30% solvent.Conclusion MMp-9 has the highest activity in presence of 30% volume/volume DES based on choline chloride and glycerol. Increase in thermal stability of MMp-9 can be attributed to compactness of structure in the presence of DES.