Stanovení aktivity hydrolas pomocí piezoelektrického biosensoru

Bc. Iveta Baráková

Master's thesis

Determination of activity of hydrolases using the piezoelectric biosensor

Abstract:

Tato práce se zabývá studiem aktivity hydrolytických enzymů pomocí piezoelektrického biosenzoru. Hydrolasy, enzymy katalyzující hydrolytickou vazbu, jsou používané v mnoha směrech. Uplatňují se jak v průmyslovém, tak ve výzkumném odvětví. Biosenzor je definován jako zařízení sloužící k detekci chemických látek. Využívá k tomu specifické biochemické reakce zprostředkované biorekogniční složkou, následnou detekci těchto látek zajišťuje fyzikálně-chemický převodník. Zlatý povrch piezosenzoru byl modifikován navázáním vhodného substrátu pro studovanou hydrolasu. Jako modelové systémy substrát/enzym byly studovány protein/proteinasa, polysacharid/amylasa a DNA/DNasa. Po vhodné imobilizaci na povrch piezoelektrického krystalu byl substrát podroben hydrolýze. Tím docházelo k odbourávání stavebních jednotek substrátu. Tento děj byl sledován v reálném čase díky on-line záznamu změn rezonanční frekvence krystalu v důsledku hmotnostních změn na jeho povrchu. Konkrétně odbourávání substrátu z povrchu piezokrystalu se tedy projevovalo jako viditelný nárůst rezonanční frekvence.

Abstract:

This work is investigates activity of hydrolytic enzymes using piezoelectric biosensors. Hydrolases catalyzing hydrolytic cleavage of bonds are used in many ways. They are used both in industry and in research branch. Biosensor is defined as a devices used to detect chemicals. It uses the specific biochemical reactions mediated by biological recognition element. The followed detection of these substances provides signal conversion transducer. The gold surface of piezosensor was modified by establishing a suitable substrate for the chosen studied hydrolases. As model substrate/enzyme systems were studied protein/proteinase, polysaccharide/amylase and DNA/DNase. After a suitable immobilization onto the surface of a piezoelectric crystal, the bound substrate was subjected to hydrolysis. It lead to degradation of building units of the substrate. This process was monitored in real time with online report of changes in the resonant frequency of the crystal due to mass changes on its surface. Specifically, degradation of the substrate from the surface of biosensor manifested as a visible increase in the resonant frequency.

Keywords

Piezoelektrický biosenzor, QCM, hydrolasy, Piezoelectric biosensor, hydrolases

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 4. 6. 2013
• Supervisor: doc. RNDr. Petr Skládal, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Analytical Biochemistry