Catalytic properties of variously immobilized mushroom tyrosinase: A kinetic study for future development of biomimetic amperometric biosensors

Zobrazit minimální záznam

dc.contributor.author Sýs, Milan cze
dc.contributor.author Oblukova, Michaela cze
dc.contributor.author Kolivoska, Viliam cze
dc.contributor.author Sokolova, Romana cze
dc.contributor.author Korecká, Lucie cze
dc.contributor.author Mikysek, Tomáš cze
dc.date.accessioned 2021-05-15T18:36:34Z
dc.date.available 2021-05-15T18:36:34Z
dc.date.issued 2020
dc.identifier.issn 1572-6657
dc.identifier.uri https://hdl.handle.net/10195/77239
dc.description.abstract Mushroom tyrosinase was immobilized by direct embedding into electrode material (modified carbon paste electrode), incorporation of cross-linked enzyme aggregates into a polymer membrane (glassy carbon electrode covered by thin layer of Nafion (R)), and covalent attachment using self-assembled monolayers (gold electrode with the chemically bound enzyme). Both, standard UV-Vis spectrophotometry and amperometry in a batch configuration are presented as complementary methods to study the tyrosinase enzyme kinetics, whose catecholase activity results in electroactive products (ortho-quinones). Due to higher sensitivity of amperometric detection, evident advantage in the enzyme consumption was obtained. Prepared amperometric tyrosinase biosensors were characterized using cyclic voltammetry and atomic force microscopy. The Michaelis constant values of immobilized and unbound tyrosinase (free enzyme solution) towards dopamine and catechol were compared. The apparent Michaelis constant values for immobilized tyrosinase are significantly lower than the declared value of 0.840 mmol L-1 dopamine for the unbound enzyme. The enzymetyrosinase arranged in self-assembledmonolayer serves as an efficient sensor due to lowapparent Michaelis constant of 0.061 mmol L-1 dopamine and high maximum reaction velocity of 0.458 mu A s(-1). This fact reflects the ideal arrangement of enzymemolecules causing high availability of the binding site. Tris-glycine sodiumdodecyl sulphate polyacrylamide gel electrophoresis and atomic force microscopy clarified that the protein of molecular weight 25 kDa is bound preferably on chemically modified gold electrode. A sensor prepared by the immobilization of tyrosinase on gold electrode results in higher catecholase activity towards dopamine than in case of CPE and GC electrodes, where enzyme is immobilized physically. eng
dc.format "114066-1"-"114066-9"
dc.language.iso eng eng
dc.publisher Elsevier Science SA eng
dc.relation.ispartof Journal of Electroanalytical Chemistry, volume 864, issue: 1 eng
dc.rights pouze v rámci univerzity cze
dc.subject amperometry eng
dc.subject neurotransmitters eng
dc.subject enzyme immobilization eng
dc.subject enzyme kinetics eng
dc.subject mushroom tyrosinase eng
dc.subject UV-Vis spectrophotometry eng
dc.subject ampérmetrie cze
dc.subject neurotransmitery cze
dc.subject imobilizace enzymu cze
dc.subject kinetika enzymů cze
dc.subject houbová tyrosináza cze
dc.subject UV-Vis spektrofotometrie cze
dc.title Catalytic properties of variously immobilized mushroom tyrosinase: A kinetic study for future development of biomimetic amperometric biosensors eng
dc.title.alternative Katalytické vlastnosti různě imobilizované houbové tyrosinázy: Kinetická studie pro budoucí vývoj biomimetických amperometrických biosenzorů cze
dc.type article eng
dc.description.abstract-translated Houbová tyrosináza byla imobilizována přímým zapuštěním do elektrodového materiálu (modifikovaná uhlíková pastová elektroda), zabudováním zesítěných enzymových agregátů do polymerní membrány (skelná uhlíková elektroda pokrytá tenkou vrstvou Nafionu (R) a kovalentní vazbou pomocí samovolně sestavené monovrstvy (zlatá elektroda s chemicky vázaným enzymem). Standardní UV-Vis spektrofotometrie a amperometrie v dávkové konfiguraci jsou prezentovány jako doplňkové metody ke studiu kinetiky enzymu tyrosinázy, jehož katecholázová aktivita vede k elektroaktivním produktům (ortho-chinony). Díky vyšší citlivosti amperometrické detekce byla získána evidentní výhoda ve spotřebě enzymu. Připravené amperometrické tyrozinázové biosenzory byly charakterizovány pomocí cyklické voltametrie a mikroskopie atomových sil. Byly porovnány hodnoty Michaelisovy konstant imobilizované a nenavázané tyrosinázy (roztok volného enzymu) vůči dopaminu a katecholu. Zdánlivé Michaelisovy hodnoty konstant pro imobilizovanou tyrosinázu jsou významně nižší než deklarovaná hodnota 0,840 mmol L-1 dopaminu pro nenavázaný enzym. Enzym tyrosináza uspořádaná v samostatně sestavené monovrstvě slouží jako účinný senzor díky nízké zjevné Michaelisově konstantě 0,061 mmol L-1 dopaminu a vysoké maximální reakční rychlosti 0,458 uAs (-1). Tato skutečnost odráží ideální uspořádání molekul enzymu způsobujících vysokou dostupnost vazebného místa. Gelová elektroforéza a mikroskopie atomových sil tris-glycin natriumdodecylsulfát polyakrylamid objasnily, že protein o molekulové hmotnosti 25 kDa je výhodně navázán na chemicky modifikovanou zlatou elektrodu. Senzor připravený imobilizací tyrosinázy na zlaté elektrodě má za následek vyšší aktivitu katecholázy vůči dopaminu než v případě elektrod CPE a GC, kde je enzym fyzicky imobilizován. cze
dc.peerreviewed yes eng
dc.publicationstatus published version eng
dc.identifier.doi 10.1016/j.jelechem.2020.114066
dc.relation.publisherversion https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2020.114066 eng
dc.identifier.wos 000528254900003
dc.identifier.scopus 2-s2.0-85082804107
dc.identifier.obd 39884571


Tento záznam se objevuje v následujících kolekcích

Zobrazit minimální záznam

Vyhledávání


Rozšířené hledání

Procházet

Můj účet