Стасюк Н. Є. Мікробні ензими у поєднанні з нанозимами для створення біо(хемо)сенсорів та тест-наборів для визначення вмісту практично важливих аналітів

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора наук

Державний реєстраційний номер

0524U000002

Облікова картка дисертації

0524U000002.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 03.00.07 - Мікробіологія

17-01-2024

Спеціалізована вчена рада

Д 35.246.01

Інститут біології клітини Національної академії наук України

Анотація

Представлена робота присвячена комплексному дослідженню структурних, фізико-хімічних та каталітичних властивостей нанозимів у поєднанні їх з мікробними ензимами, а також вивченню біологічної та токсичної дії (in vivo) нанозимних композитів на клітини дріжджів Ogataea (Hansenula) polymorpha. Основну увагу в роботі зосереджено на кон’югації наноматеріалів з мікробними ензимами та створенню на їх основі нових біо(хемо)сенсорів та тест-наборів для визначення вмісту практично важливих аналітів, зокрема, креатиніну, L-аргініну, L-лактату, глюкози, етанолу та метиламіну. Отримано експериментальні дані, які вперше в науковій практиці доводять можливість заміни природного ензиму – каталази штучними «катазимами», які повністю відновлюють здатність мутантних безкаталазних клітин метилотрофних дріжджів рости на метанолі. Молекулярно-генетичний аналіз та секвенування локусу геному штаму дріжджів O. polymorpha С-105 виявив дві мутації у гені каталази: заміна азотистої основи цитозину (С) у 895 положенні кодуючої послідовності на азотисту основу тимін (Т) та делеція С у положенні 896. Така комбінація веде до зсуву рамки зчитування і утворення стоп-кодону TGA, що спричинює у клітинах штаму С-105 продукцію нефункціонального, неповного протеїну. Уперше показано різну цитотоксичну дію синтезованих нанозимів на клітини дріжджів O. polymorpha. Уперше розроблено новий ензиматичний метод на основі апоензиму аргінази І та 2,3-бутандіонмонооксиму для селективного та ультрачутливого визначення вмісту йонів Мn2+ та Co2+. Уперше використано поєднання каталітичних наноматеріалів та високоочищених препаратів ензимів класу гідролаз: аргінази І, креатиніндеімінази, аргініндеімінази при формуванні біоселективних елементів амперометричних біосенсорів на L-аргінін та креатинін. Уперше за використання наноміметиків пероксидази і природної алкогольоксидази створено нові ензимо-нанозимні методи аналізу етанолу.

Читати повністю

Публікації

1) Stasyuk N, Zakalskiy A, Nogala W, Gawinkowski S, Ratajczyk T, Bonarowska M, Demkiv O Zakalska O, Gonchar M (2023) A reagentless amperometric biosensor for creatinine assay based on recombinant creatinine deiminase and N-methylhydantoin-sensitive CoCu nanocomposite. Sensors and Actuators B: Chemical 393: 34276. https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.134276

2) Prokopiv T, Stasyuk N, Gonchar M (2023) Nanozyme can substitute a natural Ogataea polymorpha catalase enzyme in vivo. Microchimica Acta 190(5): 174. doi: 10.1007/s00604-023-05753-8

3) Stasyuk N, Demkiv O, Gayda G, Zakalska O, Nogala W, Gonchar M (2022) Amperometric biosensors based on alcohol oxidase and peroxidase-like nanozymes for ethanol assay. Microchimica Acta 189: 474. doi: 10.1007/s00604-022-05568-z

4) Stasyuk N, Gayda G, Kavetskyy T, Gonchar M (2022) Nanozymes with reductase-like activities: electrochemical and antioxidant properties. RSC Advances 12: 2026 – 2035. doi: 10.1039/d1ra08127f

5) Stasyuk N, Demkiv O, Gayda G, Zakalska O, Zakalskiy A, Serkiz R, Kavetskyy T, Gonchar M (2022) Reusable alcohol oxidase-nPtCu/alginate beads for highly sensitive ethanol assay in beverages. RSC Advances 12: 21309 – 21317. doi: 10.1039/d2ra02106d

6) Stasyuk N, Demkiv O, Gayda G, Zakalskiy A, Klepach H, Bisko N, Gonchar M, Nisnevitch M (2022) Highly Porous 3D Gold Enhances Sensitivity of Amperometric Biosensors Based on Oxidases and CuCe Nanoparticles. Biosensors 12: 472. doi: 10.3390/bios12070472

7) Stasyuk NYe, Gayda GZ, Zakalskiy AE, Fayura LR, Zakalska OM, Sibirny АА, Nisnevitch M, Gonchar MV (2022) Amperometric biosensors for L-arginine and creatinine assay based on recombinant deiminases and ammonium-sensitive Cu/Zn(Hg)S nanoparticles. Talanta 238 (1): 122996, https://doi.org/10.1016/j.talanta.2021.122996

8) Stasyuk N, Gayda G, Demkiv O, Darmohray L, Gonchar M, Nisnevitch M (2021) Amperometric biosensors for L-arginine determination based on L-arginine oxidase and peroxidase-like nanozymes. Applied Sciences 11(15): 7024. https://doi.org/10.3390/app11157024

9) Demkiv O, Stasyuk N, Serkiz R, Gayda G, Nisnevitch, M, Gonchar M (2021) Peroxidase-Like Metal-Based Nanozymes: Synthesis, Catalytic Properties, and Analytical Application. Applied Science 11: 777. https://doi.org/10.3390/app11020777

10) Zakalskiy A, Stasyuk N, Zakalska O, Boretsky Y, Gonchar M (2020) Overexpression and one-step renaturation-purification of the tagged creatinine deiminase of Corynebacterium glutamicum in Escherichia coli cells. Cell Biology International 44 (5), 1204–1211. https://doi.org/10.1002/cbin.11320

11) Stasyuk N, Gayda G, Zakalskiy A, Zakalska O, Serkiz R, Gonchar M (2019) Amperometric biosensors based on oxidases and PtRu nanoparticles as artificial peroxidase. Food Chemistry 285: 213-220. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.01.117

12) Stasyuk N, Gayda G, Zakalskiy A, Zakalska O, Errachid A, Gonchar M (2018) Highly selective apo-arginase based method for sensitive enzymatic assay of manganese (II) and cobalt (II) ions. Spectrochimica Acta, Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 193, 349 – 356. doi: 10.1016/j.saa.2017.12.031

13) Stasyuk N, Gayda G, Yepremyan H, Stepien A, Gonchar M (2017) Fluorometric enzymatic assay of L-arginine. Spectrochimica Acta, Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 193 170: 184-190. https://doi.org/10.1016/j.saa.2016.07.019

14) Stasyuk N, Gayda G, Zakalskiy A, Zakalska O, Fayura L, Vovk O, Stasyk O, Sibirny A, Gonchar M (2017) Recombinant Forms of Arginase and Arginine Deiminase as Catalytic Components of Argitest Enzymatic Kit. Science and Innovation 13(4): 56—63. https://doi.org/10.15407/scine13.04.056

15) Stasyuk N, Gayda G, Klepach H, Semashko T, Gonchar M (2017) Nanoparticles of Noble Metals for Enzymatic Sensors: An Amperometric Glucose Biosensor for Wine Analysis. Sensors Letters 15(8), 647 – 654. https://doi.org/10.1166/sl.2017.3862

16) Stasyuk N, Gayda G, Fayura L, Boretskyy Y, Gonchar M, Sibirny A (2016) Novel arginine deiminase-based method to assay L-Arginine in beverages. Food Chemistry 201: 320-326. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.01.093

17) Stasyuk N, Gayda G, Serkiz RJa, Gonchar M (2016) The “green” synthesis of gold nanoparticles by the yeast Hansenula polymorpha. Вісник Львівського університету. Серія біологічна. 73: 96 – 102. http://nbuv.gov.ua/UJRN/VLNU_biol_2016_73_18

18) Stasyuk N, Gayda G, Klepach H, Gonchar M (2016) Nanoparticles of noble metals as effective platforms for the fabrication of amperometric biosensor on hydrogen peroxide. Sensors Letters 14: 1169 – 1179 https://doi.org/10.1166/sl.2016.3748

19) Karkovska M, Smutok O, Stasyuk N, Gonchar M (2015) L-Lactate-selective microbial sensor based on flavocytochrome b2-enriched yeast cells using recombinant and nanotechnology approaches, Talanta 144, 1195–1200. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2015.07.081

20) Stasyuk NYe, Bass S. R., Gayda G. Z., Yepremyan H. S., Gonchar MV (2015) New enzymatic method for L-arginine assay based on human arginase I and urease. ScienceRise 6 (1), 43-48. https://journals.uran.ua/sciencerise/article/view/45126

21) Stasyuk NYe, Gayda GZ, Serkiz RJa, Gonchar MV (2015) Cell Imaging with Fluorescent Bi-Metallic Nanoparticles. Journal of Advances in Chemistry 11 (4): 3499 – 3511. https://rajpub.com/index.php/jac/article/view/6694

22) Stasyuk N, Gayda G, Gonchar M (2014) L-arginine-selective microbial amperometric sensor based on recombinant yeast cell over-producing human liver arginase I. Sensors and Actuators B: Chemical 204: 515-521. https://doi.org/10.1016/j.snb.2014.06.112

23) Stasyuk NYe, Smutok OV, Zakalskiy AE, Zakalska OM, Gonchar MV (2014) Methylamine-sensitive amperometric biosensor based on (His)6-tagged Hansenula polymorpha methylamine oxidase immobilized on the gold nanoparticles. BioMed Research International 2014: 1-8. doi: 10.1155/2014/480498

24) Synenka MM, Stasyuk NYe, Semashko TV, Gayda GZ, Mikhailova RV, Gonchar MV (2014) Immobilization of oxidoreductases at/on gold and silver nanoparticles. Studia Biologica 8 (3-4): 5–12. http://publications.lnu.edu.ua/journals/index.php/biology/article/view/192

25) Патент України на корисну модель №142490 Україна, МПК G01N21/64 Моноензиматичний спосіб визначення вмісту креатиніну та амонію в біологічних рідинах людини / Гончар М.В., Закальський А.Є., Закальська О.М., Стасюк Н.Є., Прокопів Т.М., Борецький Ю.Р., Демків О.М.; заявник і власник Інститут біології клітини НАН України, Львівський державний університет фізичної культури імені Івана Боберського – № u201911544, заявл. 29.11.2019, опубл. 10.06.2020, Бюл. №11. – 8 с. [патент України на корисну модель]

26) Патент України на корисну модель №107543 Україна, МПК G01N 21/64 Ензиматичний метод визначення L-аргініну в крові людини / Стасюк Н.Є., Гайда Г.З., Закальський А.Є., Закальська О.М., Гончар М.В.; заявник і власник Інститут біології клітини НАН України – № u201512716, заявл. 22.12.2015, опубл. 10.06.2016, Бюл. №11. – 5 с. [патент України на корисну модель]

27) Патент на корисну модель №108773 Україна, МПК G01N 33/52, G01N 21/64 Ензиматично-хімічний метод визначення вмісту L-аргініну в харчових продуктах та алкогольних напоях / Стасюк Н.Є., Гайда Г.З., Фаюра Л.Р., Борецький Ю.Р., Сибірний А.А., Гончар М.В.; заявник і власник Інститут біології клітини НАН України – № u201601804, заявл. 25.02.2016, опубл. 25.07.2016, Бюл. №14. – 7 с. [патент України на корисну модель]

28) Gayda G, Stasyuk N, Zakalskiy A, Gonchar M, Katz E (2022) Arginine-hydrolyzing enzymes for electrochemical biosensors. Сurrent Opin Electrochem. 33: 100941. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451910322000060

29) Stasyuk N, Smutok O, Demkiv O, Prokopiv T, Gayda G, Nisnevitch M, Gonchar M. (2020) Synthesis, Catalytic Properties and Application in Biosensorics of Nanozymes and Electronanocatalysts: A Review. Sensors, 20 (16): 4509. https://www.mdpi.com/1424-8220/20/16/4509

30) Zakalskiy A., Stasyuk N., Gonchar M. (2019) Creatinine Deiminase: Characterization, Using in Enzymatic Creatinine Assay, and Production of the Enzyme. Curr Protein Pept Sci. 20: 465-470 https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30426898/

31) Gayda G, Stasyuk N, Serkiz R, Gonchar M. Fluorescent nanoparticles of noble metals for cell imaging (ред. Н.А.Серебрякова). Київ: НВП «Видавництво «Проект наукова книга»; 2017. С. 156 – 165. http://ir.librarynmu.com/handle/123456789/7658

32) Карковська М, Стасюк Н., Гайда Г., Смуток О., Гончар М. Наноматеріали у конструюванні біосенсорів медичного призначення (ред. Н.А.Серебрякова). Київ: НВП «Видавництво «Проект наукова книга»; 2017. С. 165 – 177. http://ir.librarynmu.com/handle/123456789/7658

33) Gonchar M, Smutok O, Karkovska M, Stasyuk N, Gayda G. Yeast-based biosensors for clinical diagnostics and food control (Ed. А.А. Sibirny). Springer International Publishing AG "Biotechnology of Yeasts and Filamentous Fungi"; 2017. P. 392 – 400. https://dokumen.pub/non-conventional-yeasts-from-basic-research-to-application-1st-ed-2019-978-3-030-21109-7-978-3-030-21110-3.html

Читати повністю

Файли

autoreferat-1_ABT_Stasyuk_merged.pdf

Дисертація_Стасюк_13_12_2023.pdf

Схожі дисертації

0423U100226

Тарабас Ольга Володимирівна

Перетворення сполук Сульфуру і Нітрогену фототрофними пурпуровими бактеріями, виділеними з техногенно зміненого середовища

0423U100127

Цирульник Андрій Олександрович

Нові чинники, залучені в регуляцію синтезу флавінів у дріжджів Candida famata

0523U100086

Борзова Наталія Вікторівна

Поширення та функціональні особливості глікозидаз у мікроорганізмів різних таксономічних груп

0522U100063

Торяник Інна Іванівна

Біологічні властивості Babesia spp. та підвищення ефективності діагностики бабезіозу

0821U102689

Ісаєва Ганна Олегівна

Особливості мікробіологічних властивостей та антибіотикочутливості збудників захворювань органів дихання у дітей.