Разработка биосенсорных технологий для анализа специфичности лигандных взаимодействий в ферментных системах, участвующих в метаболизме лекарственных препаратов

Цель работы - создание стабильных оптико-биосенсорных белоксодержащих биочипов и биоэлектродов для определения кинетических и термодинамических параметров формирования и распада белок-белковых и фермент-субстратных комплексов с помощью поверхностного плазмонного резонанса (оптический биосенсор «резонансное зеркало») и электрохимических методов: анализа вольтамперных характеристик электрохимических систем.
В результате проведенных исследований разработаны оригинальные методики создания оптико-биосенсорных наночипов с иммобилизованными белками-ферментами для оптического биосенсора «резонансное зеркало». Отработаны условия формирования и распада функциональных белок-белковых комплексов, а также методики регистрации этих процессов в режиме реального времени. Разработанные методики позволяют рассчитывать кинетические и термодинамические параметры комплексообразования в системе белков-ферментов. Разработана технология получения ферментных сенсоров на основе наноструктурированных электродов.
В результате проведенных исследований получены результаты, доказывающие, что наноструктурированные биоэлектроды могут быть применены для электроанализа гемопротеинов - цитохромов Р450 и их функциональных комплексов (холестерин - Р45011А1, бензфетамин или аминопирин – Р450 2В4, ланостерол – P450 14DM). Разработан алгоритм для поиска новых субстратов и ингибиторов надсемейства цитохромов Р450 на основе электрохимических сенсорных устройств, содержащих функционально значимые формы цитохромов Р450 (Р450 2В4 (CYP2B4), P450 1А2 (CYP1A2) и Р450scc (CYP11A1). Метод основан на анализе электрохимического сигнала наноэлектродов с иммобилизованными гемопротеинами при взаимодействии с потенциальными субстратами или ингибиторами соответствующих форм цитохромов Р450.
Преимущество предложенных методов - высокая чувствительность, использование малых объемов анализируемых сред, низкие концентрации распознающего и аффинного объекта в сочетании с высокой чувствительностью при измерении электрохимических параметров (нА/10-6М анализируемого соединения) или при анализе оптико-биосенсорных сенсограмм.
Значимость работы обусловлена актуальностью применения нанотехнологических подходов как наиболее чувствительных методов в биосенсорных и биокаталитических технологиях.