مهندسی ریزمحیط آنزیم‌ لیپاز و اثر نانولایه سیلیکا بر پایدارسازی و تاخوردگی مجدد آنزیم

امروزه پژوهشگران بر راهبردهای جدید پایدارسازی و افزایش فعالیت آنزیم‌ها برای استفاده گسترده‌تر آنها در صنایع مختلف متمرکز هستند. در این پژوهش از یک پلت فرم یکپارچه برای تثبیت و محافظت از پروتئین‌ها در محیط‌های صنعتی استفاده شده است. اگرچه لیپازها کاربردهای صنعتی گسترده‌ای دارند، استفاده از آنها در فرآیندهای صنعتی اغلب به دلیل پایداری کم در شرایط سخت محیطی با محدودیت مواجه می‌شود. در مطالعه حاضر جهت پایدارسازی آنزیم از یک استراتژی دومنظوره شامل تثبیت آنزیم و استفاده از لایه محافظ ارگانوسیلیکا استفاده شد. پس از بیان و تخلیص آنزیم لیپاز نوترکیب، تثبیت آن برروی نانوذره سیلیکا انجام و در مرحله بعد، از نانولایه ارگانوسیلیکا برای لایه‌گذاری پیرامون آنزیم استفاده شد. ضخامت لایه محافظ بهینه‌سازی و میزان تاثیر آن بر پایدارسازی آنزیم در مقابله با استرس‌‌های محیطی مطالعه شد. آنزیم‌ لایه‌گذاری ‌شده پایداری قابل‌توجهی نسبت به آنزیم‌ آزاد در برابر عوامل مختلف مانند نوسانات دمایی و عوامل شیمیایی نشان داد. علاوه بر این، نمونه‌های تثبیت شده فعالیت بهینه را در محدوده دمایی گسترده‌ای نشان دادند، که بر تطبیق‌پذیری و کارایی این رویکرد تاکید می‌کند. لایه ارگانوسیلیکا بطور چشمگیری بازده تاخوردگی مجدد پروتئین‌های دناتوره‌شده با sds و اوره افزایش داد، که نشانگر کاربرد چندگانه این روش می‌باشد. یافته‌های این مطالعه نشان داد پلت‌فرم حاضر می‌تواند رویکردی امیدوارکننده برای افزایش کارایی و پایداری آنزیم‌های صنعتی در برابر چالش‌های متنوع محیطی باشد.  

microenvironmental engineering of lipase enzyme and effect of silica nanolayer on stabilization and refolding of enzyme

researchers are currently directing their efforts toward developing new enzyme stabilization and enhancement strategies to broaden their application in various industries. this study utilized a unified platform to stabilize and safeguard proteins in industrial settings. despite the wide-ranging industrial applications of lipases, their utility in industrial processes is limited by their susceptibility to degradation under harsh environmental conditions. in our study, we used a dual-purpose strategy that involved both enzyme stabilization and the shielding of an organosilica protective layer. after expressing and purifying the recombinant lipase enzyme, we immobilized it onto silica nanoparticles and shielded it with an organosilica nanolayer to protect the enzyme. we meticulously examined the optimal thickness of the protective layer and its influence on enzyme stabilization against environmental stressors. our research findings demonstrate that the immobilized enzyme exhibited a remarkable level of stability compared to its free enzyme when subjected to various factors, such as fluctuations in temperature and exposure to chemical agents. furthermore, the immobilized samples displayed optimal activity across a broad range of temperatures, highlighting this approach’s adaptability and efficacy. notably, the organosilica layer significantly bolstered the reactivity recovery of denatured proteins with sds and urea, highlighting the versatile applications of this method. these findings indicated that our present platform has great potential to improve the efficiency and stability of industrial enzymes against various environmental challenges.