Стабилизация ферментов посредством иммобилизации: многоцентровое ковалентное связывание и другие стратегии стабилизации

Использование ферментов в промышленных процессах во многих случаях требует улучшения их свойств. Иммобилизация ферментов, необходимая для выделения и повторного использования этих водорастворимых катализаторов, представляет собой один из инструментов, позволяющих улучшить многие их характеристики. В этом обзоре рассматривается, каким образом иммобилизация может повышать стабильность ферментов. Помимо стабилизирующего эффекта, обусловленного самим нахождением фермента внутри твёрдой частицы, подробно описаны другие возможности стабилизации: создание благоприятного микроокружения фермента, предотвращение диссоциации субъединиц мультимерных ферментов, формирование более стабильных конформаций и повышение жёсткости структуры фермента за счёт многоцентрового ковалентного связывания. В последнем случае обсуждаются характеристики «идеального» протокола иммобилизации, позволяющего максимально усилить взаимодействие фермента с носителем. Также представлены наиболее интересные функциональные группы носителя — глутаровый альдегид, эпоксидные, глиоксильные и винилсульфоновые группы, — с обсуждением их основных свойств и применения. Рассмотрены случаи, когда увеличение числа связей между ферментом и носителем не приводит непосредственно к повышению стабильности. Наконец, обсуждается возможность сочетания направленного мутагенеза или химической модификации с целью усилить многоцентровую ковалентную иммобилизацию.