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Sustained Stability and Activity of Lysozyme in Choline Chloride against pH Induced Denaturation
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2017-08-18 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.7b02126 Indrani Jha 1 , Anjeeta Rani 1 , Pannuru Venkatesu 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2017-08-18 00:00:00 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.7b02126 Indrani Jha 1 , Anjeeta Rani 1 , Pannuru Venkatesu 1
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The understanding of stability and activity of an enzyme at different experimental conditions is considered as a bottleneck for a successful drug development. Despite abundant applications of lysozyme (Lyz) in medicine and the pharmaceutical industry, fibril formation is a major obstacle in the development of its biotherapeutic formulations for use in the clinic, as Lyz may encounter low pH conditions in vitro or in vivo. In this context, the counteraction effects of choline chloride (ChCl) were investigated to offset pH-induced denaturation of Lyz. We employed, UV–vis, fluorescence, circular dichroism (CD) spectroscopy, and dynamic light scattering (DLS). Furthermore, we showed that the secondary structure, thermal stability, and bacteriolytic activity of Lyz at pH 2 are increased in the presence of ChCl to an appreciable extent as compared to that of Lyz in pH 2 buffer only. The highly intensified positive charge on the surface of Lyz under acidic conditions is responsible for its denaturation by increasing electrostatic repulsion, which is compensated to a significant extent on the addition of ChCl. Moreover, in ChCl which contains hydroxyl moieties, there may be a high tendency to exhibit the solvophobic effect which helps in retaining Lyz native conformation and activity. This solvophobic effect may offer less competition with water at the specific hydration layer around the Lyz, consequently reducing Lyz–ChCl interactions and maintaining Lyz’s native structure. It is revealed from the investigation of the results that ChCl is efficiently counteracting pH-undesirable impacts on Lyz. To the best of our knowledge, this study represents the first detailed experimental evidence about the counteraction ability of ChCl.
中文翻译：
氯化胆碱中溶菌酶对pH诱导的变性的持续稳定性和活性
对酶在不同实验条件下的稳定性和活性的理解被认为是成功开发药物的瓶颈。尽管溶菌酶（Lyz）在医学和制药行业中有广泛的应用，但由于Lyz在体外或体内可能会遇到低pH条件，因此原纤维形成仍是其在临床上使用的生物治疗制剂开发的主要障碍。在这种情况下，研究了胆碱氯化物（ChCl）的抵消作用，以抵消pH诱导的Lyz变性。我们采用了紫外可见光谱，荧光，圆二色性（CD）光谱和动态光散射（DLS）。此外，我们显示出二级结构，热稳定性，与仅在pH 2缓冲液中的Lyz相比，在ChCl的存在下，Lyz在pH 2的细菌和细菌的溶解活性增加了可观的程度。在酸性条件下，Lyz表面上高度增强的正电荷通过增加静电排斥力使其变性，而静电排斥力在加入ChCl的情况下得到了很大程度的补偿。此外，在含有羟基部分的ChCl中，很可能表现出疏溶剂作用，这有助于保持Lyz天然构象和活性。这种疏溶剂效应可能会减少Lyz周围特定水合层与水的竞争，从而降低Lyz-ChCl的相互作用并保持Lyz的天然结构。从对结果的调查中可以看出，ChCl有效地抵消了pH值对Lyz的不利影响。据我们所知，本研究代表了有关ChCl的抗药性的第一个详细的实验证据。
更新日期：2017-08-19
中文翻译：
氯化胆碱中溶菌酶对pH诱导的变性的持续稳定性和活性
对酶在不同实验条件下的稳定性和活性的理解被认为是成功开发药物的瓶颈。尽管溶菌酶（Lyz）在医学和制药行业中有广泛的应用，但由于Lyz在体外或体内可能会遇到低pH条件，因此原纤维形成仍是其在临床上使用的生物治疗制剂开发的主要障碍。在这种情况下，研究了胆碱氯化物（ChCl）的抵消作用，以抵消pH诱导的Lyz变性。我们采用了紫外可见光谱，荧光，圆二色性（CD）光谱和动态光散射（DLS）。此外，我们显示出二级结构，热稳定性，与仅在pH 2缓冲液中的Lyz相比，在ChCl的存在下，Lyz在pH 2的细菌和细菌的溶解活性增加了可观的程度。在酸性条件下，Lyz表面上高度增强的正电荷通过增加静电排斥力使其变性，而静电排斥力在加入ChCl的情况下得到了很大程度的补偿。此外，在含有羟基部分的ChCl中，很可能表现出疏溶剂作用，这有助于保持Lyz天然构象和活性。这种疏溶剂效应可能会减少Lyz周围特定水合层与水的竞争，从而降低Lyz-ChCl的相互作用并保持Lyz的天然结构。从对结果的调查中可以看出，ChCl有效地抵消了pH值对Lyz的不利影响。据我们所知，本研究代表了有关ChCl的抗药性的第一个详细的实验证据。
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