Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi

AYHAN, HAKAN; AKPOLAT, Oğuz; AYHAN, Fatma

Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi

Oğuz AKPOLAT, (Muğla Sıtkı Koçman Universitesi)

Fatma AYHAN, (Muğla Sıtkı Koçman Universitesi)

Hakan AYHAN (Muğla Sıtkı Koçman Universitesi)

Türk Biyokimya Dergisi

3 0

Yıl: 2013 Cilt: 38 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 483 - 493 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi

Öz:

Amaç: Bu araştırmanın amacı glukoz oksidaz (GOD) enzimi ile hazırlanan agregat sistemlerinin glukozu indirgemesi sırasında oluşan tepkimenin kinetik değişmezlerinin zamana bağlı olarak ölçünen derişim değerlerini benzeştiren matematiksel model ile hesaplanması ve saptanan kinetik değerler ile deneysel verilerin karşılaştırılmasıdır. Gereçler ve Yöntemler: Araştırmanın ilk kısmında enzim uygun bir çöktürücü varlığında bifonksiyonel bir çapraz bağlayıcı ile muamele edilerek agregat oluşumu sağlanmış ve GOD agregatlarının aktiviteleri ?-D-glukozu glukonik asit'e ve H2O2'ye oksitleyen enzim miktarı olarak belirlenmiştir. Benzeşim için önerilen matematik model tek substrat-enzim katalizli tepkimeler için Michaelis ve Menten tarafından geliştirilmiş olan kinetik model çerçevesinde hızlı denge yaklaşımı varsayımını esas alır ve substrat derişimi, tepkime hızına bağlı olarak ifade edilen bir başlangıç değer problemidir. Bulgular: Benzeştirme eğrilerinden hesaplanan sonuçların deneysel ölçüm değerlerine yaklaştırılması ise matematiksel modelin içerdiği kinetik sabitlerin optimizasyonuna dayanmakta olup, çözümleme için Euler sayısal yöntemi uygulanmıştır ve optimizasyon için seçilen kinetik parametre değerleri ile çizilen simulasyon eğrilerinde substrat etkili Michaelis-Menten kinetik reaksiyon modeli ile yapılan optimizasyonlarda daha yüksek uyumluluk gösteren çok daha etkin sonuçlar alınmıştır. Yüksek glukoz derişimlerinin optimum değerleri veren kinetik parametre bölgesinin dışında kaldığı belirlenmiştir.Sonuçlar: GOD agregatlarının kinetik sabitlerinin hesaplamasında başlangıç substrat derişimi etkili Michaelis-Menten modelinin çözümlenmesi ile elde edilen değerlerin uyumunun Michaelis-Menten modeline göre daha yüksek olduğu belirlenmiştir

Anahtar Kelime:

Konular: Biyokimya ve Moleküler Biyoloji

Modelling of the β-D-glucose destruction kinetics by using glucose oxidase enzyme aggregates

Öz:

Aim: The object of the study is calculation of the kinetic constants for the reduction reaction of glucose by glucose oxidase (GOD) aggregate systems by the mathematical model simulated the concentrations of the reactants or products and comparision of the calculated kinetic values with the experimental data. Methods: In the first part of the study, aggregate formation was made by the treatment with a bi-functional cross-linker in the presence of an appropriate precipitator and the activity of GOD enzyme aggregates was estimated by enzyme amount which oxidase b-D-glucose to gluconic acid and H2O2. The mathematical model suggested for simulation depends on the rapid equilibrium approach of the kinetic model proposed by Michaelis and Menten for single substrate-enzyme catalyzed reactions and the substrate concentration is an initial value problem defined in terms of the reaction rate. Results: The convergence of calculated results from simulated curves to experimentally measured values based on the optimization of kinetic constants present in the mathematical model and Euler numerical method was applied in the solution of the problem. More effective results with higher correlations were obtained for the optimizations achieved by the Substrate affective Michaelis and Menten model when the simulation curves drawn for the selected kinetic parameter values. It was determined that high glucose concentrations are out of the optimum kinetic parameters range.Conclusions: In the calculation of kinetic constants of GOD aggregates, the consistency of the values obtained from the analysis of initial substrate concentration effective MichaelisMenten model was higher than the Michaelis-Menten model

Anahtar Kelime:

Konular: Biyokimya ve Moleküler Biyoloji

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Willie G, Alejandro C, Marta I, Toxicity and delivery methods for the linamarase/linamarin/glucose oxidase system, when used against human glioma tumors implanted in the brain of nude rats. Cancer Letters 2011; 313; 99–107.
[2] Izquierdo M, Girald W, Gil J, Gargini R, Preclinical studies using the linamarase/linamarin/glucose oxidase gene therapy system against human glioma tumors in nude mice and rats. Universidad Autonoma de Madrid. 2011; Centro de Biologia Molecular Severo Ochoa, ASCO Annual Meeting.
[3] Adler I, Bazerque PM, Crivelli MR, Aguas S, Quarracino C, Effect of a toothpaste containing amyloglucosidase and glucose oxidase on recurrent aphthous ulcers. Acta Odontol Latinoam 1993; 7; 33-38.
[4] Li T, Yao Z, Ding L, Development of an amperometric biosensors based on glucose oxidase immobilized through silica SolGel film onto Prussian Blue Modified Electrode, Sens Act B Chem 2004; 101; 155-162.
[5] Chu L Y, Liang Y J, Chen WM, Ju X J, Wang, HD, Preparation of glucose-sensitive microcapsules with a porous membrane and functional gates. Colloid Surf B 2004; 37: 9-15.
[6] Jingjing L, Ruo Y, Yaqin C, Xin C, Fabrication of a novel glucose biosensor based on Pt nanoparticles-decorated iron oxidemultiwall carbon nanotubes magnetic composite. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 2010; 66; 8-14.
[7] Zuchao M, Jianbin Z, Qinglin S, Xiaohui Z, In situ synthesis of thulium (III) hexacyanoferrate (II) nanoparticles and its application for glucose detection. Analytica Chimica Acta 2011; 689; 47-51.
[8] Caramori SS, Fernandes KF, Covalent immobilization of horse radish peroxide onto poly (ethylene terephthalate)-poly (aniline) composite, Process Biochem 2004; 39; 883-888
[9] Fernandes KF, Lima CS, Lapes M, Collins CH, Properties of horse radish peroxide immobilised onto polyaniline, Process Biochem 2004; 39; 957-962.
[10] Tyagi R, Batra R, Gupta N, Amorphus enzyme aggregate: Sta- bility toward heat and aqeous-organic cosolvent mixtures. Enzyme and Microbial Tech 1999; 24; 348-354.
[11] İspirli Y, Ayhan H, Taşıyıcısız immobilizasyon yöntemiyle glukoz oksidaz (GOD) enzim agregatlarının ve kristallerinin sentezi ve karakterizasyonu, Muğla Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 2008.
[12] Ayhan, F, İspirli Doğaç Y, Ayhan H, Cross-linked glucose oxidase aggregates: Synthesis and characterization, Hacettepe J. Biol Chem 2011; 39; 241-251.
[13] Bailey JE, Ollis DF, Biochemical Engineering Fundamentals 1986; McGraw-Hill Int. Edition.
[14] Jenson VG, Jeffreys GV, Mathematical Methods in Chemical Engineering, Sec. Ed, 1977; Academic Press.
[15] Arifoğlu U, MATLAB 7.04, SIMULINK ve MÜHENDİSLİK UYGULAMALARI 2005; Alfa Basım Yayın Ltd. Şti.
[16] Kieran P, Beroviç M, (Ed.), Bioprocess Enginneering Course Notes, The European Federation of Biotechnology, 2001.
[17] Lübbert A, Simutis R, Volk N, Galvanuskas V, Biochemical process optimization and control. Hands-on Course 2000; Martin Luther Universität-Germany.
[18] Hamilton SD, Pardue HL., Kinetic method having a linear range for substrate concentration that exceed Michaelis–Menten constants. Clin Chem 1982; 28; 2359-2365.
[19] Liao F, Tian KC, Yang X, Zhou QX, Zeng ZC, Zuo YP, Kinetic substrate quantification by nonlinear fitting the enzyme reaction curve to the integrated Michaelis–Menten equation. Anal Bioanal Chem 2003; 375; 756-762.
[20] Liao F, Liu WL, Zhou QX, Zeng ZC, Zuo YP., Assay of serum arylesterase activity by fitting reaction curve to an integrated rate equation. Clin Chim Acta 2001; 314; 67- 76.
[21] Liao F, Li JC, Kang GF, Zeng ZC, Zuo YP, Measurement of mouse liver glutathione S-transferase activity by the integrated method. J Med Coll PLA 2003; 18; 295-300.
[22] Meyer-Almes FJ, Auer M, Enzyme inhibition assay using fluorescence correlation spectroscopy: a new algorithm for the derivation of K(cat)/K(M) and K(i) values at substrate concentration much lower than the Michaelis constant. Biochemistry 2000; 39; 13261-13268.
[23] Kahn K, Tipton PA, Kinetic mechanism and cofactor content of soybean root nodule urate oxidase. Biochemistry 1997; 36; 4731- 4738.
[24] Fei L, Xiao-Yun Z, Yong-Mei W, Yu-Ping Z, The comparison of the estimation of enzyme kinetic parameters by fitting reaction curve to the integrated Michaelis–Menten rate equations of different predictor variables.J Biochem Biophys Methods 2005; 62; 13-24.

APA	AKPOLAT O, AYHAN F, AYHAN H (2013). Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi. , 483 - 493.
Chicago	AKPOLAT Oğuz,AYHAN Fatma,AYHAN HAKAN Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi. (2013): 483 - 493.
MLA	AKPOLAT Oğuz,AYHAN Fatma,AYHAN HAKAN Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi. , 2013, ss.483 - 493.
AMA	AKPOLAT O,AYHAN F,AYHAN H Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi. . 2013; 483 - 493.
Vancouver	AKPOLAT O,AYHAN F,AYHAN H Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi. . 2013; 483 - 493.
IEEE	AKPOLAT O,AYHAN F,AYHAN H "Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi." , ss.483 - 493, 2013.
ISNAD	AKPOLAT, Oğuz vd. "Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi". (2013), 483-493.

APA	AKPOLAT O, AYHAN F, AYHAN H (2013). Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi. Türk Biyokimya Dergisi, 38(4), 483 - 493.
Chicago	AKPOLAT Oğuz,AYHAN Fatma,AYHAN HAKAN Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi. Türk Biyokimya Dergisi 38, no.4 (2013): 483 - 493.
MLA	AKPOLAT Oğuz,AYHAN Fatma,AYHAN HAKAN Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi. Türk Biyokimya Dergisi, vol.38, no.4, 2013, ss.483 - 493.
AMA	AKPOLAT O,AYHAN F,AYHAN H Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi. Türk Biyokimya Dergisi. 2013; 38(4): 483 - 493.
Vancouver	AKPOLAT O,AYHAN F,AYHAN H Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi. Türk Biyokimya Dergisi. 2013; 38(4): 483 - 493.
IEEE	AKPOLAT O,AYHAN F,AYHAN H "Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi." Türk Biyokimya Dergisi, 38, ss.483 - 493, 2013.
ISNAD	AKPOLAT, Oğuz vd. "Glukoz oksidaz enzim agregatları kullanılarak β-Dglukozun parçalanma kinetiğinin modellenmesi". Türk Biyokimya Dergisi 38/4 (2013), 483-493.