Полифункциональные препараты на основе His6-OPH для гидролиза фосфорорганических соединений и ацилгомосеринлактонов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.06, кандидат наук Асланлы Айсель Гюльхан кызы

• Асланлы Айсель Гюльхан кызы
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Асланлы Айсель Гюльхан кызы

Список сокращений

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Проблемы, формирующиеся в результате применения фосфорорганических соединений (ФОС) в сельском хозяйстве

1.1.1. Последствия накопления ФОС в объектах окружающей среды: механизмы действия и токсичность

1.1.2. Ферментные биокатализаторы в процессах детоксификации ФОС

1.1.2.1. Ферменты детоксификации ФОС: разнообразие и функции

1.1.2.2. Деструкция ФОС в природных объектах при использовании иммобилизованных ферментных биокатализаторов

1.1.2.3. Конструирование ферментных нанокомплексов для детоксификации ФОС в организме

1.2. Проблема развития антибиотикорезистентности

1.2.1. Распространение резистентных патогенов: оценка современного состояния

1.2.2. Механизмы развития антибиотикорезистентности как «эффект кворума» (quorum sensing, QS)

1.2.2.1. Развитие QS в клетках Г(+) бактерий

1.2.2.2. Развитие QS в клетках Г(-) бактерий

1.2.3. Способы преодоления проблемы антибиотикорезистентности

1.2.3.1. Ингибиторы механизма развития QS в клетках Г(+) и Г(-) бактериальных патогенов

1.2.3.2. Лактоназы в процессах гидролиза молекул АГЛ

1.3. Гексагистидинсодержащая органофосфатгидролаза (His6-OPH)

1.3.1. Методы стабилизации каталитической активности His6-OPH

1.3.1.1. Комплексы на основе His6-OPH и различных полипептидов

1.3.1.2. Иммобилизация His6-OPH на различных носителях

Глава 2. Материалы и методы

2

2.1. Материалы

2.1.1. Реактивы

2.1.2. Приборы

2.1.3. Бактериальные штаммы

2.1.4. Питательные среды

2.2. Методы

2.2.1. Экспрессия, выделение и очистка His6-OPH

2.2.3. Исследование каталитической активности фермента His6-OPH в отношении параоксона

2.2.4. Исследование активности фермента His6-OPH в отношении молекул N ацилгомосеринлактонов

2.2.5. Получение фермент-полипептидных комплексов His6-OPH

2.2.6. Комбинирование ферментов или ФПК His6-OPH с антимикробными агентами

2.2.7. Определение стабильности активности His6-OPH в разных образцах

2.2.8. Определение минимальных ингибирующих концентраций (МИК)

2.2.9. Получение и очистка бактериальной целлюлозы

2.2.10. Иммобилизация фермента His6-OPH

2.2.11. Определение активности иммобилизованного фермента His6-OPH

2.2.12. Определение антибактериальной активности композитных материалов на основе His6-OPH

2.2.13. Определение концентрации внутриклеточного АТФ

биолюминесцентным методом

2.2.14. Хроматографический анализ молекул АГЛ

2.2.15. ИК-спектральный анализ

2.2.16. Метод молекулярного моделирования

Глава 3. Результаты и обсуждения

3.1. Ферментные композиции на основе His6-OPH или её полипептидных комплексов и различных по химической структуре антибиотиков

3.1.1. Определение каталитических характеристик His6-OPH и её полипептидных

комплексов в реакциях гидролиза молекул АГЛ

3.1.2. Влияние комбинирования различных по химической структуре антибиотиков с His6-OPH или её ФПК на величины минимальных ингибирующих концентраций (МИК) антибиотиков в отношении клеток Г(-) клеток бактерий

3.1.3. Исследование каталитических свойств ферментных композиций на основе His6-OPH или её ФПК и различных по химической структуре антибиотиков

3.1.4 Влияние физико-химических факторов на активность His6-OPH в составе композиций с различными антибиотиками

3.1.5. Исследование комплексообразования между His6-OPH и антибиотиками методом ИК-спектроскопии

3.2. Исследование характеристик His6-OPH или её полипептидных комплексов в реакциях гидролиза молекул АГЛ, в композициях с р-лактамными антибиотиками

3.2.1. Молекулярный докинг антибиотиков к поверхности димера His6-OPH

3.2.2. Компьютерное моделирование взаимодействий молекул р-лактамных антибиотиков и молекул АГЛ с димером His6-OPH

3.2.3. Влияние молекул р-лактамных антибиотиков на активность His6-OPH в составе ферментных композиций

3.2.4 Анализ АГЛ-гидролизующей активности композиций на основе His6-OPH

3.2.5. Термостабильность ферментативной активности композиций на основе His6-OPH

3.2.6. Влияние комбинирования р-лактамных антибиотиков с His6-OPH на их антимикробную активность

3.3. Ферментные композиции на основе His6-OPH и различных пептидов, проявляющих антимикробные свойства

3.3.1. Отбор, предсказание структур и молекулярный докинг известных антимикробных пептидов к поверхности His6-OPH

3.3.2. Каталитические характеристики композиций His6-OPH с молекулами АМП

3.3.3. Антибактериальная активность композиций His6-OPH с молекулами АМП

3.4. Комбинирование различных ферментов, гидролизующих молекулы АГЛ или пептиды-индукторы кворумного ответа с антимикробными агентами

3.4.1. Ферменты, гидролизующие сигнальные молекулы Г(-) бактерий

3.4.1.1.Определение субстратного спектра действия различных лактоназ, гидролизующих ^ацилгомосеринлактоны, методом молекулярного докинга

3.4.1.2. Физико-химические взаимодействия в моделях комплексов «фермент-АМП»

3.4.1.3. Антимикробная активность композиций на основе ферментов, гидролизующих АГЛ, с молекулами АМП

3.4.2 Ферменты, гидролизующие сигнальные молекулы Г(+) бактерий

3.4.2.1. Физико-химические взаимодействия в моделях комплексов «фермент-АМП»

3.4.2.2. Антимикробная активность комплексов молекул АМП с пептидазами

3.5. Композитные материалы на основе His6-OPH и антимикробных агентов с использованием криогеля поли(винилового спирта) и/или бактериальной целлюлозы

3.5.2. Включение His6-OPH и антимикробных агентов в композиты на основе БЦ и криогеля ПВС

3.5.2.1. Получение различных образцов БЦ и иммобилизация на них His6-OPH

3.5.2.2. Анализ каталитических характеристик образцов композитных материалов, содержащих имообилизованную His6-OPH

3.5.2.3. Анализ антибактериальной активности полученных образцов композитов

3.6. Компьютерное моделирование взаимодействий композиций на основе Ш86-OPH и антибиотиков с фосфорорганическими соединениями

Заключение

Выводы

Список использованной литературы

Список сокращений

АГЛ - N-ацилгомосеринлактон

АМП - антимикробный пептид

АТФ - аденозинтрифосфат

БЦ - бактериальная целлюлоза

Г(+) - Грамположительный

Г(-) - Грамотрицательный

ИПТГ - изопропил-ß-D-тио-галактопиранозид

KT - квантовые точки

МИК - минимальная ингибирyющая концентрация

МФК - метилфосфоновая кислота

ПААГ - полиакриламидный криогель

ПАК - полиаспарагиновая кислота

ПВС - поли(виниловый) спирт

ПГК - поливитаминовая кислота

ПЛ - полилизин

ПЭИ - полиэтиленимин

ПЭГ - полиэтиленгликоль

ФПК - фермент-полипептидные комплексы

ФОС - фосфорорганические соединения

AChE - ацетилхолинэстераза

AIP - олигопептилы-автоиндyкторы

BChE - бyтирилхолинэстераза

DFPase - диизопропилфторфосфатаза

FMS - фyнкционализированный мезопористый кремнезем

His6-OPH - гексагистидинсодержащая органофосфатгидролаза

HGT - горизонтальный перенос генов

MPH - метилпаратионгидролаза

MWCNT - многостенные yглеродные нанотрубки

NAS - N-акрилоксисукцинимид

OPH - органофосфатгидролаза

OPAA - кислая органофосфатангидролаза

PON - параоксоназа

PLL - лактоназы подобные фосфотриэстеразе

QQ - quorum quenching (подавление кворума)

QS - quorum sensing (кворумный ответ)

SWCNT - одностенные углеродные нанотрубки

SL - стабилизированные липосомы 2-PAM - пралидоксим

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Полифункциональные препараты на основе His6-OPH для гидролиза фосфорорганических соединений и ацилгомосеринлактонов»

Введение

Актуальность темы. В сельскохозяйственном производстве активно применяются фосфорорганические соединения (ФОС), составляющие существенную часть (~40%) от числа применяемых в растениеводстве и животноводстве пестицидов, которые сохраняют свое присутствие в сырье и готовой продукции. ФОС обладают нейротоксичностью, мутагенностью и кумулятивным эффектом, а потому представляют собой антропогенную опасность. Одним из наиболее эффективных методов их детоксификации представляется ферментативный гидролиз [1,2]. Разработка ферментных биопрепаратов на основе гексагистидинсодержащей органофосфатгидролазы (His6-OPH), проявляющей высокую каталитическую активность в отношении широкого спектра ФОС, для возможного разложения этих веществ в сельскохозяйственной продукции, сырье и/или в организме человека и животных является актуальной.

Другой актуальной современной проблемой является формирование у бактерий резистентности по отношению к применяемым антибиотикам. Способностью противостоять воздействию антибиотиков обладают как грамположительные (Г(+)), так и грамотрицательные (Г(-)) клетки бактерий [3], поражающие сельскохозяйственные культуры растений и животных. Причиной такого феномена является, прежде всего, способность бактериальных клеток изменять свой биохимический статус в составе высококонцентрированных популяций под действием низкомолекулярных автоиндукторов. Формирование таких популяций предопределяется механизмом «кворумного ответа» (Quorum Sensing, QS). Молекулами автоиндукторами QS у большинства Г(-) патогенных бактерий служат различные N-ацилгомосеринлактоны (АГЛ). В этой связи, актуальным является поиск эффективных средств, которые могут повысить результативность использования уже известных антибактериальных препаратов при решении проблемы бактериальной резистентности. Кандидатами в число таких «средств» представляются лактоназы - ферменты, гидролизующие молекулы АГЛ [4].

Ранее было установлено, что His6-OPH проявляет активность не только в реакциях с ФОС, но и в отношении отдельных молекул АГЛ, катализируя разрыв лактонного кольца [5,6]. Очевидно, что, как с теоретической, так и с практической точки зрения, перспективной представляется разработка оригинальных многофункциональных биопрепаратов на основе His6-OPH, эффективно действующих как в отношении ФОС, так и АГЛ. Разработка общих научных подходов к созданию таких препаратов, которые комбинировали бы действие ферментов, гидолизующих ФОС и АГЛ, с антимикробными агентами, могли бы сформировать в перспективе основу для использования такой

информации в разработке аналогов, пригодных и для человека.

Степень разработанности темы исследования. На момент начала работы над данной диссертацией была изучена активность His6-OPH в отношении ФОС и показано наличие активности в отношении отдельных молекул АГЛ. В литературе присутствовали ссылки на работы, в которых исследовалась возможность комбинирования различных антимикробных агентов между собой, однако информации о создании композиций ферментов с антимикробными агентами обнаружено не было.

Цель работы - разработка высокоэффективных ферментных композиций на основе Нт-ОРН, способных гидролизовать токсичные ФОС и молекулы АГЛ, ответственные за развитие резистентности у Г(-) бактерий.

Для достижения цели работы были определены следующие задачи:

1. Исследовать каталитические и антибактериальные свойства композиций н1б6-ОРН или ее полипептидных комплексов (ФПК) с различными по химической структуре антибиотиками.

2. На основе применения компьютерного моделирования отобрать наиболее эффективно действующие комбинации «фермент-антибиотик» и оценить влияние антибиотиков на активность His6-OPН.

3. Определить возможность рационального комбинирования His6-OPH с молекулами антимикробных пептидов (АМП) вместо антибиотиков.

4. Сравнить эффективность комбинирования различных АГЛ-гидролизующих ферментов и антимикробных агентов с аналогичными данными, полученными в отношении His6-OPН.

5. При использовании бактериальной целлюлозы (БЦ) и криогеля поливинилового спирта (ПВС) разработать образцы композитных биоматериалов на основе His6-OPH в комбинации с антимикробными агентами.

Научная новизна работы. Впервые с использованием методов молекулярного моделирования и экспериментального исследования продемонстрирована возможность разработки полифункциональных комбинированных ферментных препаратов на основе Ш6-ОРН и:

> антибиотиков (Р-лактамных антибиотиков, аминогликозидов, пуромицина, цефтиофура, рифампицина), применяемых на практике в отношении Г(-) бактериальных патогенов и различающихся по химической структуре, с целью

улучшения эффективности их действия и снижения их минимальных ингибирующих концентраций (МИК),

> АМП, действующих в отношении как Г(-), так и Г(+) патогенных бактерий, примененных для стабилизации фермента Н1Б6-ОРН в составе разработанных препаратов.

С использованием анализа активности Нт-ОРН, проявляемой в отношении ФОС, установлен смешанный тип ингибирования фермента различными антимикробными агентами, определены те из них, что имеют минимальный ингибирующий эффект и практически не экранируют активный центр фермента.

Определены каталитические и физико-химические характеристики разработанных ферментных композиций, показана противобактериальная эффективность действия ферментных композиций, полученных в комбинации с различными антимикробными агентами в отношении Г(-) и/или Г(+) бактерий. Установлено, что в составе таких композиций происходит:

^ стабилизация ферментативной активности ИБб-ОРН, увеличение каталитической эффективности действия фермента и расширение его субстратного спектра действия;

> значительное увеличение эффективности действия антимикробных агентов и, следовательно, снижение их МИК в отношении Г(-) и Г(+) бактерий, и как следствие, возможность снижения применяемых эффективных доз.

Впервые проведено сравнение эффективности комбинирования различных АГЛ-гидролизующих ферментов и антимикробных агентов с аналогичными данными, полученными в отношении ИБб-ОРН. Выявлено, что, в сравнении с известными АГЛ-гидролизующими ферментами, ИБб-ОРН можно эффективно комбинировать с большим количеством различных антимикробных агентов и, следовательно, перспективным является комбинирование антимикробных агентов именно с ИБб-ОРН для получения ферментных композиций, эффективных в отношении более широкого спектра молекул АГЛ.

Впервые при использовании БЦ и криогеля ПВС разработаны композитные биоматериалы на основе ИБб-ОРН в комбинации с антимикробными агентами. Определены их каталитические и бактерицидные свойства. Установлено, что для получения перспективных биоматериалов наиболее эффективным представляется комбинирование ИБб-ОРН с Р-лактамным антибиотиком - меропенемом или с таким

АМП, как темпорин А.

Теоретическая и практическая значимость работы. На основе результатов исследований отобраны вещества, проявляющие антимикробные и/или стабилизирующие свойства (с целью максимального сохранения каталитических свойств ферментных композиций), для рационального комбинирования их с рядом ферментов, катализирующих гидролиз сигнальных молекул бактериального кворума. Пул эффективных комбинаций фермента His6-OPH, проявляющего активность в реакциях с АГЛ и ФОС, с антимикробными агентами, выявленный в этом исследовании, формирует реальную научно-практическую основу для разработки новых разнообразных комбинированных препаратов, которые могут найти применение: - в сельском хозяйстве, позволяя решить ряд проблем, связанных с необходимостью борьбы с бактериальными заболеваниями растений и животных, и одновременно с отравлениями, возникающими в результате токсичного воздействия применяемых фосфорорганических пестицидов на животных; - в составе создаваемых новых средств химико-биологической защиты для человека. Полученные данные по компьютерному моделированию демонстрируют конкретный подход к целенаправленому комбинированию отдельных ферментов с антибиотиками в составе нековалентных комплексов для использования белков в качестве носителей для антибиотиков и повышения эффективности действия последних.

Методология и методы исследования. В рамках данной работы были использованы методы компьютерного моделирования, молекулярной биологии, различные современные экспериментальные методы исследования, применяемые для характеризации свойств ферментов и клеток бактерий.

Положения, выносимые на защиту:

1. Комбинирование His6-OPH и различных по химической структуре антибиотиков приводит к снижению МИК последних в отношении Г(-) клеток бактерий. При этом наиболее эффективным вариантом для комбинирования с ферментом, как с точки зрения сохранения каталитической активности His6-OPH, так и снижения МИК антибиотика, является Р-лактамный антибиотик - ампициллин.

2. Использование компьютерного моделирования позволяет отобрать наиболее эффективно действующие комбинации «фермент-Р-лактамный антибиотик». При комбинировании His6-OPH с Р-лактамным антибиотиком меропенемом происходит расширение субстратного спектра действия фермента, увеличение эффективности его каталитического действия и стабилизация ферментативной активности.

3. Использование молекул АМП вместо антибиотиков для комбинирования с His6-OPH позволяет получить стабильные композиции, проявляющие ферментативную и антимикробную активность.

4. Комбинирование антимикробных агентов с His6-OPH обеспечивает получение большего числа возможных эффективно действующих композиций в отношении молекул АГЛ в сравнении с известными АГЛ-гидролизующими ферментами.

5. С использованием БЦ и криогеля ПВС могут быть получены композитные биоматериалы на основе His6-OPH в комбинации с антимикробными агентами меропенемом или темпорином А, обладающие высокой каталитической и бактерицидной активностями.

Личный вклад автора заключается в планировании и проведении экспериментальной части, а также работ по сбору и анализу литературных данных. Все результаты получены самим автором или при непосредственном его участии в случае совместной работы. Автор принимал непосредственное участие при подготовке публикаций по материалам работы.

Степень достоверности и пробация результатов. Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных физико-химических методов исследования, на высокоточном оборудовании, а также проведением статистической обработки полученных результатов. Научные положения и сформулированные в диссертации выводы обоснованы и подтверждаются результатами многочисленных исследований.

Материалы диссертации были представлены на Московском междунар. салоне

изобретений и инновационных технологий "АРХИМЕД-2017" и «Архимед-2020», III

Междисциплин. Симпозиуме по Медицинской, Органической и Биологической Химии и

Фармацевтике (Севастополь, 2017), Intern. inference "Biocatalysis: Fundamentals &

applications" (Истра, 2017), Intern. Conference "Renewable plant resources: Chemistry,

technology, medicine" (Санкт-Петербург, 2017), 20-й междунар. выставке ХИМИЯ

(Москва, 2017), XVII Ежегодной молодежной конференции с междунар. участием ИБХФ

РАН-ВУЗы "Биохимическая физика" (Москва, 2017), Междисциплин. научном форуме с

междунар. участием «Новые материалы и перспективные технологии» (Москва, 2017;

2018; 2019;), Выставке инновационных проектов Химического факультета "Навстречу 88-

летию химического факультета МГУ" (Москва, 2017), Междунар. научно-практической

конференции "Новые подходы к разработке технологий производства и переработки

сельскохозяйственной продукции» (Волгоград, 2018), Междунар. молодежной научно-

11

практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования в области химии и экологии» (Курск, 2018), XI Московском междунар. конгрессе "Биотехнология: состояние и перспективы развития. Науки о жизни" (Москва, 2019), Междунар. научно-технической конференции молодых ученых «Инновационные материалы и технологии» (Минск, 2020). Результаты работы являются частью проекта РНФ 16-14-00061 и были отмечены стипендией Президента РФ (2019-2020) и стипендией МГУ имени М.В.Ломоносова для аспирантов и молодых ученых (2019-2020).

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 8 статьях в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в базах данных Web of Science, Scopus и РИНЦ, в 1 статье в монографии, в 4 статьях в сборниках, индексируемых в базах данных Scopus и РИНЦ, и 16 публикациях в сборниках материалов и тезисов докладов на международных конференциях.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Проблемы, формирующиеся в результате применения фосфорорганических

соединений (ФОС) в сельском хозяйстве 1.1.1. Последствия накопления ФОС в объектах окружающей среды: механизмы действия и токсичность

Использование пестицидов и инсектицидов в качестве средств защиты растений является необходимым этапом в современном сельскохозяйственном производстве. При этом около 40% от числа всех применяемых в сельском хозяйстве (растениеводстве и животноводстве) химикатов составляют фосфорорганические соединения (ФОС), в результате широкомасштабного применения которых в сельском хозяйстве возникают множественные проблемы. Например, фосфорорганические пестициды параоксон, паратион, метилпаратион, кумафос и малатион обнаруживаются в продуктах питания в концентрациях, значительно превышающих нормы [1]. Острая интоксикация ФОС занимает фактически первое место среди прочих экзогенных отравлений не только по тяжести, но и по частоте. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ежегодно в мире регистрируется более 3 млн. случаев отравления пестицидами, более 250 тыс. из которых составляют случаи со смертельным исходом [2].

Избирательное ингибирование фермента ацетилхолинэстеразы (А^Е) является одним из основных механизмов токсичного действия ФОС. А^Е- гидролитический фермент, катализирующий гидролиз ацетилхолина и, тем самым, осуществляющий регуляцию передачи нервного возбуждения в холинэргических синапсах. Попадая в организм, ФОС в два этапа ингибируют фермент: 1) фосфорилирование сериновой гидроксильной группы в активном центре А^Е (обратимая инактивация) и 2) последующая потеря уходящей фосфатной группы (необратимая инактивация), что составляет процесс, известный как «старение» А^Е. В промежутке между первым и вторым этапом ингибирования возможна реактивация фермента сильным нуклеофилом, таким, например, как пралидоксим. В результате инактивации А^Е, в синапсах по всей нервной системе происходит накопление ацетилхолина, который продолжает непрерывно возбуждать холинэргические синапсы, что приводит к чрезмерной стимуляции мускариновых и никотиновых рецепторов и проявлению клинических эффектов.

Хорошо изученными свойствами ФОС являются их токсичность, проникающая способность, распределение между органами и тканями, которые зависят от строения вещества, липофильности молекул ФОС, пути поступления их в организм, состояния организма [7].

Клиническая картина отравлений ФОС зависит от путей (ингаляторный, контактный (трансдермальный), пероральный) и дозы интоксикации [8]:

• острая форма - однократное отравление ФОС, включая долговременные последствия (манифестация отложенных эффектов может произойти в течение нескольких суток после отравления);

• хроническая форма - интоксикация малыми дозами ФОС, не вызывающими острого отравления;

• модификация действия ФОС другими преходящими факторами (другие токсиканты, растворители, особенности организма пострадавшего, особенности метаболизма ФОС в организме).

Учитывая многообразность симптомов возникающих при отравлениях ФОС, вкупе с их высокой реакционной способностью, можно предположить, что в организме человека имеется множество других мишеней (белков и ферментов) воздействия ФОС [9-13]:

• амидгидролаза жирных кислот, ацилпептидгидролаза, аденилилциклаза, папаин, нейропатическая эстераза, карбоксилэстераза;

• динактин, динеин, тубулин, трансферрин, кинезин, аденозинтрифосфатсинтазы (АТФ-синтазы) и другие компоненты митохондрий, альбумин;

• холинацетилтрансфераза, бутирилхолинэстераза (BChE), моноацилглицероллипаза, сериновая гидролаза;

• фактор роста нервов (NGF) и его рецепторы;

• а7-никотиновые ацетилхолиновые рецепторы, каннабиноидные рецепторы c b1, m2 мускариновые ацетилхолиновые рецепторы.

Важно отметить, что восприимчивость организма к ФОС также может зависеть от активности параоксоназы-1 (PON1) - фермента крови, обладающего гидролазной активностью в отношении ФОС. Активность PON1 зависит от таких факторов, как генетика, пол и возраст человека, его образ жизни и диета [14]. Следует отметить, что исключительная реакционная способность ФОС приводит к эпигенетическим сдвигам в клетке живого организма (изменяются упаковка ДНК, регулируемая гистонами, паттерны метилирования и миРНК), которые приводят к развитию патологий, в том числе у потомства [15]. Рассматриваются также канцерогенные, тератогенные и мутагенные свойства ФОС, их влияние на организм человека в острой и хронической фазе.

Таким образом, в связи с актуальностью этой проблемы, возникает необходимость в эффективных средствах и способах деструкции разных ФОС in vivo. При этом огромная роль отводится ферментам, участвующим в детоксификации ФОС, и к препаратам на их

основе.

1.1.2. Ферментные биокатализаторы в процессах детоксификации ФОС

1.1.2.1. Ферменты детоксификации ФОС: разнообразие и функции

Использование ферментных биокатализаторов, способных инактивировать ФОС в кровотоке или метаболизировать их до менее токсичных соединений является альтернативным подходом к решению проблемы интоксикации ФОС. Несмотря на то, что на сегодняшний день известно большое число ФОС с широким разнообразием их химических структур, существует большое количество ферментов, способных каталитически воздействовать на эти соединения (Рисунок 1). Источниками таких ферментов являются разнообразные живые организмы, список которых постоянно пополняется (Таблица 1) [16]. В соответствии с их каталитической активностью в отношении различных ФОС эти ферменты можно разделить на низко- (ВСЬЕ), средне-(цитохромы, РОШ) и высокоактивные (органофосфатгидролаза (ОРН), диизопропилфторфосфатаза (DFPase)).

Таблица 1. Ферменты, катализирующие гидролиз различных ФОС.

Фермент Источник Пестицид Ссылки

OPH бактерии Pseudomonas diminuta; Flavobacterium sp. параоксон, хлорпирифос, кумафос, диазинон, малатион, паратион и др. [17-24]

PON1 сыворотка крови млекопитающих хлорпирифос, диазинон, диазоксон, параоксон [25-29]

Кислая органофосфатангидролаза (OPAA) бактерии Alteromonas sp. хлорпирифос, параоксон, диизопропилфторфосфат [30,31]

DFPase кальмар Loligo vulgaris диизопропилфторфосфат, параоксон [32,33]

Цитохромы P450 растения, грибы, бактерии и др. хлорпирифос, диазинон, малатион, паратион, параоксон [34-39]

OPAA-фермент из класса гидролаз, полученный из бактерий Alteromonas sp [31]. OPAA относится к пролидазам (суперсемейство аминопептидаз). Активность ОРАА в отношении фторсодержащих фосфотриэфиров в 5 раз выше по сравнению с дипептидными субстратами, и максимальная каталитическая активность наблюдается в отношении зомана. OPAA также катализирует гидролиз других ФОС, например, содержащих п-нитрофенольную уходящую группу, хотя и на порядки медленнее, чем ОРН.

PON1 - фермент, присутствующий в сыворотке крови млекопитающих, а также

15

в других органах и тканях [40]. В организме человека паракосоназа представлена тремя изоформами, которые отличаются по своей специфичности действия в отношении разных субстратов, по распределению в организме, по уровню экспрессии и т.д. Хотя органофосфатгидролазная активность PON1 на порядок уступает её арилэстеразной (лактоназной) активности, большой объем исследований этого фермента был проделан именно с ФОС.

Рисунок 1. Структура димерной молекулы OPH (А), модифицированной молекулы PON1 (Б), модифицированной молекулы DFPase (В) и димерной молекулы метилпаратионгидролазы (MPH) (Г) согласно рентгеноструктурным данным (PDB 1QW7, 1V04, 1P9E и 2GVV, соответственно). Вход в активные центры ферментов выделен красным квадратом.

OPH — наиболее хорошо изученный и эффективный фермент из класса гидролаз, способный катализировать гидролиз ФОС. Впервые OPH была выделена из клеток бактерий Pseudomonas diminuta (в настоящее время классифицируемых как Brevundimonas diminuta) и Flavobacterium sp. из почвы, загрязненной паратионом [41]. Сотни других

16

ферментов, имеющих высокую идентичность с OPH, были впоследствии обнаружены в генетическом материале самых разнообразных микроорганизмов, и в настоящее время выделены в отдельное семейство Phosphodiesterase like lactonases (PLL, «лактоназы, похожие на фосфотриэстеразу»). Лучшим субстратом для OPH является параоксон, однако фермент способен действовать также на субстраты с гидролизуемой P-O, P-F, P-S и C-P связями [42].На сегодняшний день известен также ряд других ферментов, способных детоксифицировать ФОС: генно-инженерные BChE или AChE [43]; фосфоенолпируватфосфомутаза [44], C-P лиаза [45], фосфоноацетатгидролаза [46], 2-гидроксипропилфосфонатэпоксидаза [47] и др., которые действуют на различные фосфонаты (ФОС, содержащие C-P связь). Однако, все эти ферменты не представляют практического интереса в силу низкой каталитической активности в сравнении с ОРН. В этой связи именно к этому ферменту проявляется максимальный интерес в исследованиях.

1.1.2.2. Деструкция ФОС в природных объектах при использовании иммобилизованных ферментных биокатализаторов Основной проблемой, ограничивающей использование ферментов в растворимой форме для деструкции ФОС в условиях окружающей среды, является относительно быстрая потеря ими активности. На многочисленных примерах показано, что наилучшие результаты достигаются при использовании ферментов именно в иммобилизованной форме [48-51]. С точки зрения практического применения ферментативной деструкции ФОС в природных объектах, важно, что использование ферментов в иммобилизованном виде обеспечивает возможность создания максимальной концентрации биопрепаратов непосредственно в зоне локализации ФОС, а также позволяет стабилизировать активность ферментов при изменении рН среды в сравнении с оптимальными значениями в результате накопления продуктов разложения ФОС.

> Деструкция ФОС в водных средах

Известны иммобилизованные ферментные препараты, которые позволяют в водных растворах разлагать широкий спектр ФОС: параоксон, метил- и этилпараоксон, кумафос, паратион, метил- и этилпаратион, хлорпирифос, зоман, VX, метилфосфоновую кислоту (МФК), изобутиловый и диизобутиловый эфиры МФК (Таблица 2).

Было показано, что для детоксификации 1,5 мМ водного раствора метилпараоксона может быть успешно использована ОРН, ковалентно иммобилизованная на мембране, состоящей из углеродных нановолокон (bucky paper Nanocyl), активированных N-гидроксисукцинимидом (NHS) [52]. Носитель, сформированный в виде мембраны

с иммобилизованным ферментом, может быть использован не менее, чем в четырех рабочих циклах. За 1 ч обеспечивается разложение около 22% ФОС.

Таблица 2. Иммобилизованные ферментные препараты для детоксификации ФОС в водных средах

Тип иммобилизации Носитель Субстрат Степень конверсии субстрата, % Ссылка

Ковалентная, активация -СООН групп носителя 1-этил-3- (3-диметиламинопропил) карбодиимид гидрохлоридом Углеродные нановолокна Метилпараоксон 22 [52]

Физическая адсорбция Поли^-циклодекстрин 100 [53]

Ковалентная, в присутствии полибрена Криогель поли(винилового) спирта Параоксон 100 [54]

Ковалентная Целлюлоза 90 [55]

Ковалентная активация -СООН групп Споры Bacillus subtilis 100 [56]

носителя 1-этил-3- (3-диметиламино-пропил)

карбодиимид гидрохлоридом

Ковалентная Целлюлоза/Полиэфирные капсулы полигидроксибутирата Кумафос/ Этилпаратион 100 [23], [57-59]

Физическая адсорбция Модифицированная диоксидом титана полипропиленовая мембрана Метилпаратион 70 [60]

Ковалентная/физическая адсорбция Фиброин шелка/Полиуретановая матрица 100 [61]

Физическое включение Са-альгинатный гель Паратион/ Метилпаратион 80/45 [62]

Физическая адсорбция Металлорганический носитель CN-128y, содержащий цирконий Зоман 90 [63, 64]

Ковалентная Хитозан, активированный глутаровым альдегидом Кумафос/ Хлорпирифос/ Параоксон 100 [50, 51]

Физическая адсорбция Суперабсорбент Stochosorb 500 Powder VX 100 [65]

Ковалентная Макропористый полиакриламидный криогель, модифицированный лигандами иминодиуксусной кислоты и заряженными ионами меди (Cu-IDA-криоПААГ) VX/МФК/ Изобутиловый и диизобутиловый эфиры МФК 90-100 [66]

Известна возможность in vivo иммобилизации бактериальной ОРН путем включения фермента в состав магнитосом. Магнитные наночастицы, функционализированные с помощью ОРН, были легко выделены из генетически модифицированных клеток AMB-1, и показано, что такие магнитосомы могут использоваться многократно для разложения разных концентций (1-100 мМ) этилпараоксона [67,68]. Следует отметить, что in vivo метод получения магнитосом значительно упрощает функционализацию магнитных наночастиц, которые могут быть легко выделены из клеток продуцента с использованием коммерчески доступных колонок с магнитными разделителями и использованы в процессах биоремедиации. Фермент ОРН, ковалентно связанный с гранулами криогеля ПВС в присутствии полибрена, оказался в 5 раз более стабильным в 15% об. растворе этанола, чем свободный фермент, сохранял 50% начальной активности в 50% об. водном растворе этанола, 90% исходной активности после 10 циклов гидролиза параоксона и 85% исходной активности после хранения в 50 мМ буфере CHES (рН 9,0) при комнатной температуре в течение 2 месяцев [54]. Для гидролиза 0,22 мМ водного раствора параоксона был апробирован биопрепарат в виде ОРН, стабилизированной связыванием с мембранными клеточными везикулами и последующей их ковалентной иммобилизации на целлюлозном носителе [55]. После 15 циклов использования биопрепарат сохранял 80% своей исходной активности. Иммобилизация способствовала увеличению термостабильности фермента и расширению оптимума рН его действия. Использование иммобилизованной на целлюлозе ОРН, содержащей генетически введенный целлюлозосвязывающий домен, было предложено в качестве быстрого и результативного средства получения эффективного биокатализатора для биоремедиации воды, загрязненной кумафосом [23]. Такой биопрепарат (0,25 г) помещался в колоночный реактор непрерывного действия, через который пропускался поток раствора, содержащего кумафос. За 30 мин в таких условиях при комнатной температуре происходило полное разложение 0,1-0,2 мМ ФОС. Эффективность действия такой системы сохранялась на протяжении не менее 45 сут.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Асланлы Айсель Гюльхан кызы, 2020 год

Список использованной литературы

1. Nelson J. et al. Evaluation of GC-ICP-MS/MS as a new strategy for specific heteroatom detection of phosphorus, sulfur, and chlorine determination in foods //Journal of agricultural and food chemistry. - 2015. - Т. 63. - №. 18. - С. 4478-4483.

2. Андриянова, М. С., Басова, Н. Е., Быков, В. И., Варфоломеев, С. Д., Горбунов, К. С., Гореленков, В. К. и др. «Фосфорорганические нейротоксины» под ред. Варфоломеева С.Д. и Ефременко Е.Н. Москва (Риор). - 2020. - С. 300.

3. Rossolini G. M. et al. Update on the antibiotic resistance crisis //Current opinion in pharmacology. - 2014. - Т. 18. - С. 56-60.

4. Whitehead N. A. et al. Quorum-sensing in Gram-negative bacteria //FEMS microbiology reviews. - 2001. - Т. 25. - №. 4. - С. 365-404.

5. Sirotkina M., Efremenko E. N. Rhodococcus lactonase with organophosphate hydrolase (OPH) activity and His 6-tagged OPH with lactonase activity: evolutionary proximity of the enzymes and new possibilities in their application //Applied microbiology and biotechnology. - 2014. - Т. 98. - №. 6. - С. 2647-2656.

6. Ефременко Е. Н. и др. «Способ биобезвреживания микотоксинов». Патент РФ на изобретение 2255975 // - Т. 10. - С. 2005.

7. World Health Organization et al. Organophosphorus insecticides: a general introduction/published under the joint sponsorship of the United Nations Environment Programme, the International Labour Organisation, and the World Health Organization //Organophosphorus insecticides: a general introduction/published under the joint sponsorship of the United Nations Environment Programme, the International Labour Organisation, and the World Health Organization. - 1986.

8. Гудков Д.А.. Горбунов К.С. «Фосфорорганические соединения: скрытая угроза здоровью и благосостоянию человечества» в кн. «Фосфорорганические нейротоксины» под ред. Варфоломеева С.Д. и Ефременко Е.Н. Москва (Риор). - 2020. - С. 44-66.

9. Duysen E. G. et al. Evidence for nonacetylcholinesterase targets of organophosphorus nerve agent: supersensitivity of acetylcholinesterase knockout mouse to VX lethality //Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. - 2001. - Т. 299. - №. 2. - С. 528-535.

10. Naughton S. X., Terry Jr A. V. Neurotoxicity in acute and repeated organophosphate exposure //Toxicology. - 2018. - Т. 408. - С. 101-112.

11. Phillips K. F., Deshpande L. S. Repeated low-dose organophosphate DFP exposure leads to the development of depression and cognitive impairment in a rat model of Gulf War Illness //Neurotoxicology. - 2016. - Т. 52. - С. 127-133.

12. Speed H. E. et al. Delayed reduction of hippocampal synaptic transmission and spines following exposure to repeated subclinical doses of organophosphorus pesticide in adult mice //Toxicological Sciences. - 2012. - Т. 125. - №. 1. - С. 196-208.

13. Terry Jr A. V. Functional consequences of repeated organophosphate exposure: potential non-cholinergic mechanisms //Pharmacology & therapeutics. - 2012. - Т. 134. - №. 3. - С. 355-365.

14. Ferré N. et al. Regulation of serum paraoxonase activity by genetic, nutritional, and lifestyle factors in the general population //Clinical chemistry. - 2003. - Т. 49. - №. 9. - С. 1491-1497.

15. Collotta M., Bertazzi P. A., Bollati V. Epigenetics and pesticides //Toxicology. - 2013. -Т. 307. - С. 35-41.

16. Ефременко Е.Н., Лягин И.В. «Ферменты дктоксификации фосфорорганических содинений: разнообразие и функции» в кн. «Фосфорорганические нейротоксины» под ред. Варфоломеева С.Д. и Ефременко Е.Н. Москва (Риор). - 2020. - С. 233-252.

17. Cho C. M. H., Mulchandani A., Chen W. Altering the substrate specificity of organophosphorus hydrolase for enhanced hydrolysis of chlorpyrifos //Applied and Environmental Microbiology. - 2004. - Т. 70. - №. 8. - С. 4681-4685.

18. Islam S. M. A. et al. Organophosphorus hydrolase (OpdB) of Lactobacillus brevis WCP902 from kimchi is able to degrade organophosphorus pesticides //Journal of agricultural and food chemistry. - 2010. - Т. 58. - №. 9. - С. 5380-5386.

19. Khodi S. et al. Surface display of organophosphorus hydrolase on E. coli using N-terminal domain of ice nucleation protein InaV //J Microbiol Biotechnol. - 2012. - Т. 22. -№. 2. - С. 234-238.

20. Petrikovics I. et al. Antagonism of paraoxon intoxication by recombinant phosphotriesterase encapsulated within sterically stabilized liposomes //Toxicology and applied pharmacology. - 1999. - Т. 156. - №. 1. - С. 56-63.

21. Novikov B. N. et al. Improved pharmacokinetics and immunogenicity profile of organophosphorus hydrolase by chemical modification with polyethylene glycol //Journal of

Controlled Release. - 2010. - Т. 146. - №. 3. - С. 318-325.

22. Efremenko E. N. et al. A simple and highly effective catalytic nanozyme scavenger for organophosphorus neurotoxins //Journal of Controlled Release. - 2017. - Т. 247. - С. 175181.

23. A Mansee A. H., Chen W., Mulchandani A. Detoxification of the organophosphate nerve agent coumaphos using organophosphorus hydrolase immobilized on cellulose materials //Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. - 2005. - Т. 32. - №. 11-12. - С. 554-560.

24. Porzio E. et al. A new phosphotriesterase from Sulfolobus acidocaldarius and its comparison with the homologue from Sulfolobus solfataricus //Biochimie. - 2007. - Т. 89. -№. 5. - С. 625-636.

25. Richter R. J., Jarvik G. P., Furlong C. E. Paraoxonase 1 (PON1) status and substrate hydrolysis //Toxicology and applied pharmacology. - 2009. - Т. 235. - №. 1. - С. 1-9.

26. Amitai G. et al. Enhanced stereoselective hydrolysis of toxic organophosphates by directly evolved variants of mammalian serum paraoxonase //The FEBS journal. - 2006. - Т. 273. - №. 9. - С. 1906-1919.

27. Stevens R. C. et al. Engineered recombinant human paraoxonase 1 (rHuPON1) purified from Escherichia coli protects against organophosphate poisoning //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2008. - Т. 105. - №. 35. - С. 12780-12784.

28. Josse D. et al. The active site of human paraoxonase (PON1) //Journal of Applied Toxicology: An International Journal. - 2001. - Т. 21. - №. S1. - С. S7-S11.

29. Goldsmith M. et al. A new post-intoxication treatment of paraoxon and parathion poisonings using an evolved PON1 variant and recombinant GOT1 //Chemico-biological interactions. - 2016. - Т. 259. - С. 242-251.

30. Liu R. et al. Development of a whole-cell biocatalyst/biosensor by display of multiple heterologous proteins on the Escherichia coli cell surface for the detoxification and detection of organophosphates //Journal of agricultural and food chemistry. - 2013. - Т. 61. - №. 32. -С. 7810-7816.

31. DeFrank J. J., Cheng T. C. Purification and properties of an organophosphorus acid anhydrase from a halophilic bacterial isolate //Journal of bacteriology. - 1991. - Т. 173. - №. 6. - С. 1938-1943.

32. Hartleib J., Ruterjans H. High-yield expression, purification, and characterization of the recombinant diisopropylfluorophosphatase from Loligo vulgaris //Protein expression and purification. - 2001. - Т. 21. - №. 1. - С. 210-219.

33. Wang F., Xiao M., Mu S. Purification and properties of a diisopropyl-fluorophosphatase from squid Todarodes pacificus steenstrup //Journal of biochemical toxicology. - 1993. - Т. 8. - №. 3. - С. 161-166.

34. Tang T. et al. Electro-enzymatic degradation of chlorpyrifos by immobilized hemoglobin //Journal of hazardous materials. - 2011. - Т. 188. - №. 1-3. - С. 92-97.

35. Schulze H., Schmid R. D., Bachmann T. T. Activation of phosphorothionate pesticides based on a cytochrome P450 BM-3 (CYP102 A1) mutant for expanded neurotoxin detection in food using acetylcholinesterase biosensors //Analytical chemistry. - 2004. - Т. 76. - №. 6.

- С. 1720-1725.

36. Mutch E., Williams F. M. Diazinon, chlorpyrifos and parathion are metabolised by multiple cytochromes P450 in human liver //Toxicology. - 2006. - Т. 224. - №. 1-2. - С. 2232.

37. Sams C., Cocker J., Lennard M. S. Biotransformation of chlorpyrifos and diazinon by human liver microsomes and recombinant human cytochrome P450s (CYP) //Xenobiotica. -2004. - Т. 34. - №. 10. - С. 861-873.

38. Buratti F. M., Testai E. Evidences for CYP3A4 autoactivation in the desulfuration of dimethoate by the human liver //Toxicology. - 2007. - Т. 241. - №. 1-2. - С. 33-46.

39. Foxenberg R. J. et al. Human hepatic cytochrome p450-specific metabolism of parathion and chlorpyrifos //Drug metabolism and disposition. - 2007. - Т. 35. - №. 2. - С. 189-193.

40. Furlong C. E. et al. Paraoxonases-1,-2 and-3: what are their functions? //Chemico-biological interactions. - 2016. - Т. 259. - С. 51-62.

41. Ефременко Е. Н., Варфоломеев С. Д. Ферменты деструкции фосфорорганических нейротоксинов //Успехи биол. химии. - 2004. - Т. 44. - С. 307-340.

42. Lyagin I., Efremenko E. Theoretical evaluation of suspected enzymatic hydrolysis of novichok agents //Catalysis Communications. - 2019. - Т. 120. - С. 91-94.

43. Cheung J. et al. Structure of the G119S mutant acetylcholinesterase of the malaria vector Anopheles gambiae reveals basis of insecticide resistance //Structure. - 2018. - Т. 26. - №. 1.

- С. 130-136.

44. Xu D., Guo H. Ab initio QM/MM studies of the phosphoryl transfer reaction catalyzed by PEP mutase suggest a dissociative metaphosphate transition state //The Journal of Physical Chemistry B. - 2008. - Т. 112. - №. 13. - С. 4102-4108.

45. Sviridov A. V. et al. Microbial degradation of glyphosate herbicides (review) //Prikladnaia biokhimiia i mikrobiologiia. - 2015. - Т. 51. - №. 2. - С. 183-190.

46. Agarwal V. et al. Structural and mechanistic insights into CP bond hydrolysis by phosphonoacetate hydrolase //Chemistry & biology. - 2011. - Т. 18. - №. 10. - С. 12301240.

47. Chang W., Mansoorabadi S. O., Liu H. Reaction of HppE with Substrate Analogues: Evidence for Carbon-Phosphorus Bond Cleavage by a Carbocation Rearrangement //Journal of the American Chemical Society. - 2013. - Т. 135. - №. 22. - С. 8153-8156.

48. Schenk G. et al. Organophosphate-degrading metallohydrolases: Structure and function of potent catalysts for applications in bioremediation //Coordination Chemistry Reviews. -2016. - Т. 317. - С. 122-131.

49. Zhang Y. et al. Assessment of the ecological security of immobilized enzyme remediation process with biological indicators of soil health //Environmental Science and Pollution Research. - 2013. - Т. 20. - №. 8. - С. 5773-5780.

50. Sirotkina M., Lyagin I., Efremenko E. Hydrolysis of organophosphorus pesticides in soil: new opportunities with ecocompatible immobilized His6-OPH //International Biodeterioration & Biodegradation. - 2012. - Т. 68. - С. 18-23.

51. Maslova O. V. et al. New effective His6-OPH-containing mineral carriers pretreated by low-temperature plasma for destruction of organophosphates in different types of soil //Int. J. Pharm. Technol. - 2016. - Т. 8. - С. 27317-27333.

52. Mechrez G. et al. Biocatalytic carbon nanotube paper: a 'one-pot'route for fabrication of enzyme-immobilized membranes for organophosphate bioremediation //Journal of Materials Chemistry B. - 2014. - Т. 2. - №. 7. - С. 915-922.

53. Moon Y. et al. Organophosphorus hydrolase-poly-ß-cyclodextrin as a stable self-decontaminating bio-catalytic material for sorption and degradation of organophosphate pesticide //Journal of hazardous materials. - 2019. - Т. 365. - С. 261-269.

54. Efremenko E. N. et al. Addition of polybrene improves stability of organophosphate hydrolase immobilized in poly (vinyl alcohol) cryogel carrier //Journal of biochemical and

biophysical methods. - 2002. - T. 51. - №. 2. - C. 195-201.

55. Su F. H. et al. Decorating outer membrane vesicles with organophosphorus hydrolase and cellulose binding domain for organophosphate pesticide degradation //Chemical Engineering Journal. - 2017. - T. 308. - C. 1-7.

56. Falahati-Pour S. K. et al. Covalent immobilization of recombinant organophosphorus hydrolase on spores of B acillus subtilis //Journal of applied microbiology. - 2015. - T. 118. -№. 4. - C. 976-988.

57. Blatchford P. A. et al. Immobilization of organophosphohydrolase OpdA from Agrobacterium radiobacter by overproduction at the surface of polyester inclusions inside engineered Escherichia coli //Biotechnology and Bioengineering. - 2012. - T. 109. - №. 5. -C. 1101-1108.

58. Sharifi M. et al. Immobilization of organophosphorus hydrolase enzyme by covalent attachment on modified cellulose microfibers using different chemical activation strategies: Characterization and stability studies //Chinese journal of chemical engineering. - 2019. - T. 27. - №. 1. - C. 191-199.

59. Sharifi M. et al. Covalent immobilization of organophosphorus hydrolase enzyme on chemically modified cellulose microfibers: statistical optimization and characterization //Reactive and Functional Polymers. - 2018. - T. 124. - C. 162-170.

60. Cheng H. et al. Cross-linked enzyme-polymer conjugates with excellent stability and detergent-enhanced activity for efficient organophosphate degradation //Bioresources and Bioprocessing. - 2018. - T. 5. - №. 1. - C. 1-9.

61. Zhang Q. et al. Immobilized enzyme for pesticide degrading on polypropylene loaded TiO2 membrane //Trans. Chin. Soc. Agric. Eng.(TCSAE). - 2006. - T. 22. - №. 3. - C. 1921.

62. Kapoor M., Rajagopal R. Enzymatic bioremediation of organophosphorus insecticides by recombinant organophosphorous hydrolase //International Biodeterioration & Biodegradation. - 2011. - T. 65. - №. 6. - C. 896-901.

63. Li P. et al. Encapsulation of a nerve agent detoxifying enzyme by a mesoporous zirconium metal-organic framework engenders thermal and long-term stability //Journal of the American Chemical Society. - 2016. - T. 138. - №. 26. - C. 8052-8055.

64. Li P. et al. Nanosizing a metal-organic framework enzyme carrier for accelerating nerve

agent hydrolysis //ACS nano. - 2016. - Т. 10. - №. 10. - С. 9174-9182.

65. Ефременко Е. Н. и др. Разрыв С-Р связи в фосфонатах под действием ферментных биокатализаторов //Теоретическая и прикладная экология. - 2015. - №. 3. - С. 47-54.

66. Ефременко Е. Н. и др. Иммобилизованные биокатализаторы на основе органофосфатгидролазы в процессах разложения фосфорорганических отравляющих веществ //Теоретическая и прикладная экология. - 2011. - №. 4. - С. 26-31.

67. Das A., Singh J., Yogalakshmi K. N. Laccase immobilized magnetic iron nanoparticles: fabrication and its performance evaluation in chlorpyrifos degradation //International Biodeterioration & Biodegradation. - 2017. - Т. 117. - С. 183-189.

68. Ginet N. et al. Single-step production of a recyclable nanobiocatalyst for organophosphate pesticides biodegradation using functionalized bacterial magnetosomes //PLoS One. - 2011. - Т. 6. - №. 6. - С. e21442.

69. Gianfreda L., Scarfi M. R. Enzyme stabilization: state of the art //Molecular and cellular biochemistry. - 1991. - Т. 100. - №. 2. - С. 97-128.

70. Lyagin I. V., Efremenko E. N. Biomolecular engineering of biocatalysts hydrolyzing neurotoxic organophosphates //Biochimie. - 2018. - Т. 144. - С. 115-121.

71. Suthiwangcharoen N., Nagarajan R. Enhancing enzyme stability by construction of polymer-enzyme conjugate micelles for decontamination of organophosphate agents //Biomacromolecules. - 2014. - Т. 15. - №. 4. - С. 1142-1152.

72. Ji X. et al. (CdSe) ZnS quantum dots and organophosphorus hydrolase bioconjugate as biosensors for detection of paraoxon //The Journal of Physical Chemistry B. - 2005. - Т. 109.

- №. 9. - С. 3793-3799.

73. Samanta A. et al. DNA-nanoparticle composites synergistically enhance organophosphate hydrolase enzymatic activity //ACS Applied Nano Materials. - 2018. - Т. 1.

- №. 7. - С. 3091-3097.

74. Zhang Y. et al. A novel layer-by-layer assembled multi-enzyme/CNT biosensor for discriminative detection between organophosphorus and non-organophosphrus pesticides //Biosensors and Bioelectronics. - 2015. - Т. 67. - С. 287-295.

75. Daffu G. K. et al. Sulfhydryl-specific PEGylation of phosphodiesterase cysteine mutants for organophosphate detoxification //Protein Engineering, Design and Selection. - 2015. - Т. 28. - №. 11. - С. 501-506.

76. Melzer M. et al. In vitro and in vivo efficacy of PEGylated diisopropyl fluorophosphatase (DFPase) //Drug testing and analysis. - 2012. - Т. 4. - №. 3-4. - С. 262-270.

77. Huang A. et al. Predicting Protein-Polymer Block Copolymer Self-Assembly from Protein Properties //Biomacromolecules. - 2019. - Т. 20. - №. 10. - С. 3713-3723.

78. Petrikovics I. et al. Enzyme-based intravascular defense against organophosphorus neurotoxins: Synergism of dendritic-enzyme complexes with 2-PAM and atropine //Nanotoxicology. - 2007. - Т. 1. - №. 2. - С. 85-92.

79. Petrikovics I. et al. Nano-intercalated organophosphorus-hydrolyzing enzymes in organophosphorus antagonism //AAPS PharmSciTech. - 2012. - Т. 13. - №. 1. - С. 112-117.

80. Sergeeva V. S. et al. Kinetic behavior of phosphotriesterase and its non-covalent complexes with polyelectrolyte in systems with polar and non-polar organic solvents //Biotechnology techniques. - 1999. - Т. 13. - №. 7. - С. 479-483.

81. Constantine C. A. et al. Layer-by-layer self-assembled chitosan/poly (thiophene-3-acetic acid) and organophosphorus hydrolase multilayers //Journal of the American Chemical Society. - 2003. - Т. 125. - №. 7. - С. 1805-1809.

82. Jun D. et al. Preparation and characterization of methoxy polyethylene glycol-conjugated phosphotriesterase as a potential catalytic bioscavenger against organophosphate poisoning //Chemico-biological interactions. - 2010. - Т. 187. - №. 1-3. - С. 380-383.

83. Perezgasga L. et al. Substitution of the catalytic metal and protein PEGylation enhances activity and stability of bacterial phosphotriesterase //Applied biochemistry and biotechnology. - 2012. - Т. 166. - №. 5. - С. 1236-1247.

84. Trovaslet-Leroy M. et al. Organophosphate hydrolases as catalytic bioscavengers of organophosphorus nerve agents //Toxicology letters. - 2011. - Т. 206. - №. 1. - С. 14-23.

85. Petrosino F. et al. Enzyme Immobilization on Polymer Membranes: A Quantum and Molecular Mechanics Study //Computation. - 2019. - Т. 7. - №. 4. - С. 56.

86. Wei W. et al. Construction of robust enzyme nanocapsules for effective organophosphate decontamination, detoxification, and protection //Advanced materials. - 2013. - Т. 25. - №. 15. - С. 2212-2218.

87. Chen Y., Luo Z., Lu X. Construction of Novel Enzyme-Graphene Oxide Catalytic Interface with Improved Enzymatic Performance and Its Assembly Mechanism //ACS applied materials & interfaces. - 2019. - Т. 11. - №. 12. - С. 11349-11359.

88. Kim M. et al. Enhanced activity and stability of organophosphorus hydrolase via interaction with an amphiphilic polymer //Chemical Communications. - 2014. - Т. 50. - №. 40. - С. 5345-5348.

89. Zhang P. et al. Nanoscavenger provides long-term prophylactic protection against nerve agents in rodents //Science translational medicine. - 2019. - Т. 11. - №. 473.

90. Breger J. C. et al. Understanding how nanoparticle attachment enhances phosphotriesterase kinetic efficiency //Acs Nano. - 2015. - Т. 9. - №. 8. - С. 8491-8503..

91. Breger J. C. et al. Assembling high activity phosphotriesterase composites using hybrid nanoparticle peptide-DNA scaffolded architectures //Nano Futures. - 2017. - Т. 1. - №. 1. -С. 011002.

92. Alves N. J. et al. Protecting enzymatic function through directed packaging into bacterial outer membrane vesicles //Scientific reports. - 2016. - Т. 6. - С. 24866.

93. Petrikovics I. et al. Long circulating liposomes encapsulating organophosphorus acid anhydrolase in diisopropylfluorophosphate antagonism //Toxicological Sciences. - 2000. - Т. 57. - №. 1. - С. 16-21.

94. Simonian A. L. et al. An enzyme based biosensor for the direct determination of diisopropyl fluorophosphate //Analytica chimica acta. - 1999. - Т. 389. - №. 1-3. - С. 189196.

95. Orbulescu J. et al. Detection of organophosphorus compounds by covalently immobilized organophosphorus hydrolase //Analytical chemistry. - 2006. - Т. 78. - №. 19. - С. 70167021.

96. Lei C. et al. Biosensing paraoxon in simulated environmental samples by immobilized organophosphorus hydrolase in functionalized mesoporous silica //Journal of environmental quality. - 2007. - Т. 36. - №. 1. - С. 233-238.

97. Khaksarinejad R. et al. An organophosphorus hydrolase-based biosensor for direct detection of paraoxon using silica-coated magnetic nanoparticles //Applied biochemistry and biotechnology. - 2015. - Т. 176. - №. 2. - С. 359-371.

98. Simonian A. L. et al. Nanoparticle-based optical biosensors for the direct detection of organophosphate chemical warfare agents and pesticides //Analytica chimica acta. - 2005. -Т. 534. - №. 1. - С. 69-77.

99. Pedrosa V. A. et al. Enhanced stability of enzyme organophosphate hydrolase interfaced

on the carbon nanotubes //Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. - 2010. - Т. 77. - №. 1. -С. 69-74.

100. Leng S. H., Yang C. E., Tsai S. L. Designer oleosomes as efficient biocatalysts for enhanced degradation of organophosphate nerve agents //Chemical Engineering Journal. -2016. - Т. 287. - С. 568-574.

101. Du D. et al. Covalent coupling of organophosphorus hydrolase loaded quantum dots to carbon nanotube/Au nanocomposite for enhanced detection of methyl parathion //Biosensors and Bioelectronics. - 2010. - Т. 25. - №. 6. - С. 1370-1375.

102. Chen S. et al. Methyl parathion hydrolase based nanocomposite biosensors for highly sensitive and selective determination of methyl parathion //Biosensors and Bioelectronics. -2011. - Т. 26. - №. 11. - С. 4320-4325.

103. Centres for Disease Control and Prevention (US). Antibiotic resistance threats in the United States, 2019. - Centres for Disease Control and Prevention, US Department of Health and Human Services, 2019.

104. World Health Organization et al. WHO's first global report on antibiotic resistance reveals serious, worldwide threat to public health //New WHO report provides the most comprehensive picture of antibiotic resistance to date, with data from. - 2014. - Т. 114.

105. Byers J. T. et al. Nonenzymatic turnover of an Erwinia carotovora quorum-sensing signaling molecule //Journal of Bacteriology. - 2002. - Т. 184. - №. 4. - С. 1163-1171.., vol. 184, no. 4, pp. 1163-1171, Feb. 2002, doi: 10.1128/jb.184.4.1163-1171.2002.

106. Haudecoeur E., Faure D. A fine control of quorum-sensing communication in Agrobacterium tumefaciens //Communicative & integrative biology. - 2010. - Т. 3. - №. 2. -С. 84-88.

107. Wright E. A. et al. Divergence of a strain of Pseudomonas aeruginosa during an outbreak of ovine mastitis //Veterinary microbiology. - 2015. - Т. 175. - №. 1. - С. 105-113.

108. Norris B. J., Colditz I. G., Dixon T. J. Fleece rot and dermatophilosis in sheep //Veterinary microbiology. - 2008. - Т. 128. - №. 3-4. - С. 217-230.

109. Monnet V., Juillard V., Gardan R. Peptide conversations in Gram-positive bacteria //Critical reviews in microbiology. - 2016. - Т. 42. - №. 3. - С. 339-351.

110. World Health Organization et al. Antibacterial agents in clinical development //World Health Organization, Geneva, Switzerland. - 2017.

111. Tyers M., Wright G. D. Drug combinations: a strategy to extend the life of antibiotics in the 21st century //Nature Reviews Microbiology. - 2019. - T. 17. - №. 3. - C. 141-155.

112. Gill E. E., Franco O. L., Hancock R. E. W. Antibiotic adjuvants: diverse strategies for controlling drug-resistant pathogens //Chemical biology & drug design. - 2015. - T. 85. - №. 1. - C. 56-78.

113. Hoffman S. B. Mechanisms of Antibiotic Resistance // Compend. Contin. Educ. Pract. Vet. - 2001. - T. 23. - №. 5. - C. 464-472.

114. Manson J. M., Hancock L. E., Gilmore M. S. Mechanism of chromosomal transfer of Enterococcus faecalis pathogenicity island, capsule, antimicrobial resistance, and other traits //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2010. - T. 107. - №. 27. - C. 1226912274.

115. Thomas C. M., Nielsen K. M. Mechanisms of, and barriers to, horizontal gene transfer between bacteria //Nature reviews microbiology. - 2005. - T. 3. - №. 9. - C. 711-721.

116. Wilson D. N. Ribosome-targeting antibiotics and mechanisms of bacterial resistance //Nature Reviews Microbiology. - 2014. - T. 12. - №. 1. - C. 35-48.

117. Tobias N. J. et al. New vocabulary for bacterial communication //ChemBioChem. - 2019. - 2014. - T. 21. - №. 6.

118. Nealson K. H., Hastings J. W. Bacterial bioluminescence: its control and ecological significance //Microbiological reviews. - 1979. - T. 43. - №. 4. - C. 496.

119. LaSarre B., Federle M. J. Exploiting quorum sensing to confuse bacterial pathogens //Microbiology and molecular biology reviews. - 2013. - T. 77. - №. 1. - C. 73-111.

120. Sturme M. H. J. et al. Cell to cell communication by autoinducing peptides in grampositive bacteria //Antonie Van Leeuwenhoek. - 2002. - T. 81. - №. 1-4. - C. 233-243.

121. Kuipers O. P. et al. Autoregulation of nisin biosynthesis in Lactococcus lactis by signal transduction //Journal of Biological Chemistry. - 1995. - T. 270. - №. 45. - C. 27299-27304.

122. Havarstein L. S., Coomaraswamy G., Morrison D. A. An unmodified heptadecapeptide pheromone induces competence for genetic transformation in Streptococcus pneumoniae //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1995. - T. 92. - №. 24. - C. 1114011144.

123. Cook L. C., Federle M. J. Peptide pheromone signaling in Streptococcus and Enterococcus //FEMS microbiology reviews. - 2014. - T. 38. - №. 3. - C. 473-492.

124. G Kaur G., Rajesh S., Princy S. A. Plausible drug targets in the Streptococcus mutans quorum sensing pathways to combat dental biofilms and associated risks //Indian journal of microbiology. - 2015. - T. 55. - №. 4. - C. 349-356.

125. Monnet V., Gardan R. Quorum-sensing regulators in G ram-positive bacteria:'cherchez le peptide' //Molecular Microbiology. - 2015. - T. 97. - №. 2. - C. 181-184.

126. Shukla V., Bhathena Z. Broad spectrum anti-quorum sensing activity of tannin-rich crude extracts of Indian medicinal plants //Scientifica. - 2016. - T. 2016.

127. Wang B., Muir T. W. Regulation of virulence in Staphylococcus aureus: molecular mechanisms and remaining puzzles //Cell chemical biology. - 2016. - T. 23. - №. 2. - C. 214-224.

128. Verbeke F. et al. Peptides as quorum sensing molecules: measurement techniques and obtained levels in vitro and in vivo //Frontiers in neuroscience. - 2017. - T. 11. - C. 183.

129. McQuade R. S., Comella N., Grossman A. D. Control of a Family of Phosphatase Regulatory Genes (phr) by the Alternate Sigma Factor Sigma-H ofBacillus subtilis //Journal of Bacteriology. - 2001. - T. 183. - №. 16. - C. 4905-4909.

130. Fuqua C., Greenberg E. P. Cell-to-cell communication in Escherichia coli and Salmonella typhimurium: They may be talking, but who's listening? //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1998. - T. 95. - №. 12. - C. 6571-6572.

131. Fuqua W. C., Winans S. C., Greenberg E. P. Quorum sensing in bacteria: the LuxR-LuxI family of cell density-responsive transcriptional regulators //Journal of bacteriology. - 1994. -T. 176. - №. 2. - C. 269.

132. Moré M. I. et al. Enzymatic synthesis of a quorum-sensing autoinducer through use of defined substrates //Science. - 1996. - T. 272. - №. 5268. - C. 1655-1658.

133. Pesci E. C. et al. Quinolone signaling in the cell-to-cell communication system of Pseudomonas aeruginosa //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1999. - T. 96. - №. 20. - C. 11229-11234.

134. Pearson J. P., Van Delden C., Iglewski B. H. Active efflux and diffusion are involved in transport of Pseudomonas aeruginosa cell-to-cell signals //Journal of bacteriology. - 1999. -T. 181. - №. 4. - C. 1203-1210.

135. Bassler B. L. How bacteria talk to each other: regulation of gene expression by quorum sensing //Current opinion in microbiology. - 1999. - T. 2. - №. 6. - C. 582-587.

136. Evans K. et al. Influence of the MexAB-OprM multidrug efflux system on quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa //Journal of bacteriology. - 1998. - Т. 180. - №. 20. - С. 5443-5447.

137. Pirhonen M. et al. A small diffusible signal molecule is responsible for the global control of virulence and exoenzyme production in the plant pathogen Erwinia carotovora //The EMBO journal. - 1993. - Т. 12. - №. 6. - С. 2467-2476.

138. Tan M. W. et al. Pseudomonas aeruginosa killing of Caenorhabditis elegans used to identify P. aeruginosa virulence factors //Proceedings of the National Academy of Sciences. -1999. - Т. 96. - №. 5. - С. 2408-2413.

139. Tan M. W., Mahajan-Miklos S., Ausubel F. M. Killing of Caenorhabditis elegans by Pseudomonas aeruginosa used to model mammalian bacterial pathogenesis //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1999. - Т. 96. - №. 2. - С. 715-720.

140. Mahajan-Miklos S. et al. Molecular mechanisms of bacterial virulence elucidated using a Pseudomonas aeruginosa-Caenorhabditis elegans pathogenesis model //Cell. - 1999. - Т. 96. - №. 1. - С. 47-56.

141. Rahme L. G. et al. Common virulence factors for bacterial pathogenicity in plants and animals //Science. - 1995. - Т. 268. - №. 5219. - С. 1899-1902.

142. Utari P. D., Vogel J., Quax W. J. Deciphering physiological functions of AHL quorum quenching acylases //Frontiers in microbiology. - 2017. - Т. 8. - С. 1123.

143. Wang L. H. et al. Specificity and enzyme kinetics of the quorum-quenching N-acyl homoserine lactone lactonase (AHL-lactonase) //Journal of Biological Chemistry. - 2004. -Т. 279. - №. 14. - С. 13645-13651.

144. Lade H., Paul D., Kweon J. H. N-acyl homoserine lactone-mediated quorum sensing with special reference to use of quorum quenching bacteria in membrane biofouling control //BioMed research international. - 2014. - Т. 2014.

145. Chan K. G., Liu Y. C., Chang C. Y. Inhibiting N-acyl-homoserine lactone synthesis and quenching Pseudomonas quinolone quorum sensing to attenuate virulence //Frontiers in microbiology. - 2015. - Т. 6. - С. 1173.

146. Kim C. et al. Furanone derivatives as quorum-sensing antagonists of Pseudomonas aeruginosa //Applied microbiology and biotechnology. - 2008. - Т. 80. - №. 1. - С. 37.

147. Vega L. M. et al. Nickel and cadmium ions inhibit quorum sensing and biofilm formation

without affecting viability in Burkholderia multivorans //International Biodeterioration & Biodegradation. - 2014. - T. 91. - C. 82-87.

148. Yadav M. K. et al. Sinefungin, a natural nucleoside analogue of S-adenosylmethionine, inhibits Streptococcus pneumoniae biofilm growth //BioMed research international. - 2014. -T. 2014.

149. Gopu V., Meena C. K., Shetty P. H. Quercetin influences quorum sensing in food borne bacteria: in-vitro and in-silico evidence //PLoS One. - 2015. - T. 10. - №. 8. - C. e0134684.

150. Brackman G., Coenye T. Quorum sensing inhibitors as anti-biofilm agents //Current pharmaceutical design. - 2015. - T. 21. - №. 1. - C. 5-11.

151. Hossain M. A. et al. Impact of phenolic compounds in the acyl homoserine lactone-mediated quorum sensing regulatory pathways //Scientific reports. - 2017. - T. 7. - №. 1. -C. 1-16.

152. Kalia V. C. Quorum sensing inhibitors: an overview //Biotechnology advances. - 2013. -T. 31. - №. 2. - C. 224-245.

153. Romero M. et al. Silencing bacterial communication through enzymatic quorum-sensing inhibition //Quorum sensing vs quorum quenching: a battle with no end in sight. - Springer, New Delhi, 2015. - C. 219-236.

154. Y.-H. Dong, "AiiA, an enzyme that inactivates the acylhomoserine lactone quorum-sensing signal and attenuates the virulence of Erwinia carotovora," Proc. Natl. Acad. Sci., vol. 97, no. 7, pp. 3526-3531, Mar. 2000, doi: 10.1073/pnas.060023897.

155. Dong Y. H. et al. AiiA, an enzyme that inactivates the acylhomoserine lactone quorum-sensing signal and attenuates the virulence of Erwinia carotovora //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2000. - T. 97. - №. 7. - C. 3526-3531.

156. Dong Y. H. et al. Identification of quorum-quenching N-acyl homoserine lactonases from Bacillus species //Applied and environmental microbiology. - 2002. - T. 68. - №. 4. - C. 1754-1759.

157. Reimmann C. et al. Genetically programmed autoinducer destruction reduces virulence gene expression and swarming motility in Pseudomonas aeruginosa PAO1The GenBank accession number for the aiiA nucleotide sequence is AF397400. The GenBank accession numbers for the nucleotide sequences of the 16S rRNA genes of strains A23 and A24 are AF397398 and AF397399 //Microbiology. - 2002. - T. 148. - №. 4. - C. 923-932.

158. Augustine N., Kumar P., Thomas S. Inhibition of Vibrio cholerae biofilm by AiiA enzyme produced from Bacillus spp //Archives of microbiology. - 2010. - Т. 192. - №. 12. -С. 1019-1022.

159. Lee S. J. et al. Genes encoding the N-acyl homoserine lactone-degrading enzyme are widespread in many subspecies of Bacillus thuringiensis //Applied and Environmental Microbiology. - 2002. - Т. 68. - №. 8. - С. 3919-3924.

160. Molina L. et al. Autoinduction in Erwinia amylovora: evidence of an acyl-homoserine lactone signal in the fire blight pathogen //Journal of Bacteriology. - 2005. - Т. 187. - №. 9. -С. 3206-3213.

161. Ulrich R. L. Quorum quenching: enzymatic disruption of N-acylhomoserine lactone-mediated bacterial communication in Burkholderia thailandensis //Applied and Environmental Microbiology. - 2004. - Т. 70. - №. 10. - С. 6173-6180.

162. Ban H. et al. Transgenic Amorphophallus konjac expressing synthesized acyl-homoserine lactonase (aiiA) gene exhibit enhanced resistance to soft rot disease //Plant cell reports. -2009. - Т. 28. - №. 12. - С. 1847-1855.

163. Vanjildorj E. et al. Enhancement of tolerance to soft rot disease in the transgenic Chinese cabbage (Brassica rapa L. ssp. pekinensis) inbred line, Kenshin //Plant cell reports. - 2009. -Т. 28. - №. 10. - С. 1581-1591.

164. Cho H. S. et al. Interference of quorum sensing and virulence of the rice pathogen Burkholderia glumae by an engineered endophytic bacterium //FEMS microbiology ecology. - 2007. - Т. 60. - №. 1. - С. 14-23.

165. Zhao C. et al. N-Acyl homoserine lactonase promotes prevention of Erwinia virulence with Zwittermicin A-producing strain Bacillus cereus //Biotechnology and bioengineering. -2008. - Т. 100. - №. 3. - С. 599-603.. Bioeng., vol. 100, no. 3, pp. 599-603, Jun. 2008, doi: 10.1002/bit.21794.

166. Zhu C., Yu Z., Sun M. Restraining Erwinia virulence by expression of N-acyl homoserine lactonase gene pro3A-aiiA in Bacillus thuringiensis subsp leesis //Biotechnology and bioengineering. - 2006. - Т. 95. - №. 3. - С. 526-532.

167. Zhang H. B., Wang L. H., Zhang L. H. Genetic control of quorum-sensing signal turnover in Agrobacterium tumefaciens //Proceedings of the National Academy of Sciences. -2002. - Т. 99. - №. 7. - С. 4638-4643.

168. Haudecoeur E. et al. Different regulation and roles of lactonases AiiB and AttM in Agrobacterium tumefaciens C58 //Molecular plant-microbe interactions. - 2009. - Т. 22. -№. 5. - С. 529-537.

169. Chevrot R. et al. GABA controls the level of quorum-sensing signal in Agrobacterium tumefaciens //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2006. - Т. 103. - №. 19. -С. 7460-7464.

170. Yuan Z. C. et al. The plant signal salicylic acid shuts down expression of the vir regulon and activates quormone-quenching genes in Agrobacterium //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2007. - Т. 104. - №. 28. - С. 11790-11795.

171. Yuan Z. C. et al. Comparative transcriptome analysis of Agrobacterium tumefaciens in response to plant signal salicylic acid, indole-3-acetic acid and y-amino butyric acid reveals signalling cross-talk and Agrobacterium-plant co-evolution //Cellular microbiology. - 2008. - Т. 10. - №. 11. - С. 2339-2354.

172. Carlier A. et al. The Ti plasmid of Agrobacterium tumefaciens harbors an attM-paralogous gene, aiiB, also encoding N-acyl homoserine lactonase activity //Applied and environmental microbiology. - 2003. - Т. 69. - №. 8. - С. 4989-4993.

173. Park S. Y. et al. AhlD, an N-acylhomoserine lactonase in Arthrobacter sp., and predicted homologues in other bacteria //Microbiology. - 2003. - Т. 149. - №. 6. - С. 1541-1550.

174. Riaz K. et al. A metagenomic analysis of soil bacteria extends the diversity of quorum-quenching lactonases //Environmental Microbiology. - 2008. - Т. 10. - №. 3. - С. 560-570.

175. Schipper C. et al. Metagenome-derived clones encoding two novel lactonase family proteins involved in biofilm inhibition in Pseudomonas aeruginosa //Applied and environmental microbiology. - 2009. - Т. 75. - №. 1. - С. 224-233.. 75, no. 1, pp. 224-233, Jan. 2009, doi: 10.1128/AEM.01389-08.

176. Bijtenhoorn P. et al. BpiB05, a novel metagenome-derived hydrolase acting on N-acylhomoserine lactones //Journal of biotechnology. - 2011. - Т. 155. - №. 1. - С. 86-94.

177. Uroz S. et al. A Rhodococcus qsdA-encoded enzyme defines a novel class of large-spectrum quorum-quenching lactonases //Applied and environmental microbiology. - 2008. -Т. 74. - №. 5. - С. 1357-1366.

178. Wang W. Z. et al. AiiM, a novel class of N-acylhomoserine lactonase from the leaf-

associated bacterium Microbacterium testaceum //Applied and environmental microbiology. -2010. - Т. 76. - №. 8. - С. 2524-2530.

179. Mei G. Y. et al. AidH, an alpha/beta-hydrolase fold family member from an Ochrobactrum sp. strain, is a novel N-acylhomoserine lactonase //Applied and environmental microbiology. - 2010. - Т. 76. - №. 15. - С. 4933-4942.

180. Huang W. et al. QsdH, a novel AHL lactonase in the RND-type inner membrane of marine Pseudoalteromonas byunsanensis strain 1A01261 //PLoS One. - 2012. - Т. 7. - №. 10. - С. e46587.

181. Chun C. K. et al. Inactivation of a Pseudomonas aeruginosa quorum-sensing signal by human airway epithelia //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2004. - Т. 101.

- №. 10. - С. 3587-3590.

182. Yang F. et al. Quorum quenching enzyme activity is widely conserved in the sera of mammalian species //FEBS letters. - 2005. - Т. 579. - №. 17. - С. 3713-3717.

183. Ozer E. A. et al. Human and murine paraoxonase 1 are host modulators of Pseudomonas aeruginosa quorum-sensing //FEMS microbiology letters. - 2005. - Т. 253. - №. 1. - С. 2937.

184. Draganov D. I. et al. Human paraoxonases (PON1, PON2, and PON3) are lactonases with overlapping and distinct substrate specificities //Journal of lipid research. - 2005. - Т. 46. -№. 6. - С. 1239-1247.

185. Khersonsky O., Tawfik D. S. Structure- reactivity studies of serum paraoxonase PON1 suggest that its native activity is lactonase //Biochemistry. - 2005. - Т. 44. - №. 16. - С. 6371-6382.

186. Votchitseva Y. A. et al. Properties of hexahistidine-tagged organophosphate hydrolase //Biochemistry (Moscow). - 2006. - Т. 71. - №. 2. - С. 167-172.

187. Лягин И. В., Ефременко Е. Н., Кабанов А. В. Каталитические характеристики фермент-полиэлектролитных комплексов на основе гексагистидин-содержащей органофосфатгидролазы //Вестник Московского университета. Серия 2. Химия. - 2014.

- Т. 55. - №. 3.

188. Кабанов А. В. и др. Патент РФ на изобретение 2575627 //Опубликовано. - 2016. -Т. 27. - С. 2014.

189. Маслова О. В., Сенько О. В., Ефременко Е. Н. Полимеры аспарагиновой и

глутаминовой кислот: получение и применение в медицинской химии и фармацевтике //Известия Академии наук. Серия химическая. - 2018. - №. 4. - С. 614.

190. Dennis P. B. et al. Stabilization of organophosphorus hydrolase by entrapment in silk fibroin: formation of a robust enzymatic material suitable for surface coatings //Biomacromolecules. - 2012. - Т. 13. - №. 7. - С. 2037-2045.

191. Efremenko E. et al. New enzymatic immobilized biocatalysts for detoxification of organophosphorus compounds //Biocatalysis and Biotransformation. - 2005. - Т. 23. - №. 2. - С. 103-108.

192. Senko O., Maslova O., Efremenko E. Optimization of the use of His6-OPH-based enzymatic biocatalysts for the destruction of chlorpyrifos in soil //International journal of environmental research and public health. - 2017. - Т. 14. - №. 12. - С. 1438.

193. Филимонов И. В. и др. Исследования в сфере перспективного использования химико-биологических и медицинских биокаталитических технологий в интересах Вооруженных Сил //Вестник войск РХБ защиты. - 2018. - Т. 2. - №. 2. - С. 18.

194. Yang C. et al. Cloning of mpd gene from a chlorpyrifos-degrading bacterium and use of this strain in bioremediation of contaminated soil //FEMS microbiology letters. - 2006. - Т. 265. - №. 1. - С. 118-125.

195. Ефременко Е.Н., Вотчитцева Ю.А., Алиев Т.К., Варфоломеев С.Д.. Рекомбинантная плазмидная ДНК рTES-His-OPH и продуцент олигогистидинсодержащей органофосфатгидролазы. Патент РФ № 2255975, 2005

196. Efremenko E. et al. Purification of His 6-organophosphate hydrolase using monolithic supermacroporous polyacrylamide cryogels developed for immobilized metal affinity chromatography //Applied microbiology and biotechnology. - 2006. - Т. 70. - №. 5. - С. 558-563.

197. Duffaud G. D., March P. E., Inouye M. [31] Expression and secretion of foreign proteins in Escherichia coli //Methods in enzymology. - 1987. - Т. 153. - С. 492-507.

198. Larsson G., Nyman P. O., Kvassman J. O. Kinetic characterization of dUTPase from Escherichia coli //Journal of Biological Chemistry. - 1996. - Т. 271. - №. 39. - С. 2401024016.

199. Freeman L. et al. The flexible motif V of Epstein-Barr virus deoxyuridine 5'-triphosphate pyrophosphatase is essential for catalysis //Journal of Biological Chemistry. - 2009. - Т. 284.

- №. 37. - С. 25280-25289.

200. Ефременко Е.Н., Степанов Н.А., Сенько О.В., Маслова О.В. Иммобилизованный биокатализатор для получения бактериальной целлюлозы. Патент РФ на изобретение № 2636041, 2017.

201. Stepanov N., Efremenko E. "Deceived" concentrated immobilized cells as biocatalyst for intensive bacterial cellulose production from various sources //Catalysts. - 2018. - Т. 8. - №. 1. - С. 33.

202. Ефременко Е. Н., Татаринова Н. Ю. Влияние длительного хранения клеток микроорганизмов, иммобилизованных в криогель поливинилового спирта, на их выживаемость и биосинтез целевых метаболитов //Микробиология. - 2007. - Т. 76. - №. 3. - С. 383-389.

203. Gould T. A. et al. Specificity of acyl-homoserine lactone synthases examined by mass spectrometry //Journal of bacteriology. - 2006. - Т. 188. - №. 2. - С. 773-783.

204. Morris G. M. et al. AutoDock4 and AutoDockTools4: Automated docking with selective receptor flexibility //Journal of computational chemistry. - 2009. - Т. 30. - №. 16. - С. 27852791.

205. Baker N. A. et al. Electrostatics of nanosystems: application to microtubules and the ribosome //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2001. - Т. 98. - №. 18. - С. 10037-10041.

206. Dolinsky T. J. et al. PDB2PQR: expanding and upgrading automated preparation of biomolecular structures for molecular simulations //Nucleic acids research. - 2007. - Т. 35. -№. suppl_2. - С. W522-W525.

207. Trott O., Olson A. J. AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of docking with a new scoring function, efficient optimization, and multithreading //Journal of computational chemistry. - 2010. - Т. 31. - №. 2. - С. 455-461.

208. Schmidt M. W. et al. General atomic and molecular electronic structure system //Journal of computational chemistry. - 1993. - Т. 14. - №. 11. - С. 1347-1363.

209. Allouche A. R. Gabedit—A graphical user interface for computational chemistry softwares //Journal of computational chemistry. - 2011. - Т. 32. - №. 1. - С. 174-182.

210. Dong Y. H., Zhang L. H. Quorum sensing and quorum-quenching enzymes //The Journal of Microbiology. - 2005. - Т. 43. - №. 1. - С. 101-109.

211. Kalia V. C. Quorum sensing inhibitors: an overview //Biotechnology advances. - 2013. -Т. 31. - №. 2. - С. 224-245.

212. Vakurov A. et al. Acetylcholinesterase-based biosensor electrodes for organophosphate pesticide detection: I. Modification of carbon surface for immobilization of acetylcholinesterase //Biosensors and Bioelectronics. - 2004. - Т. 20. - №. 6. - С. 1118-1125.

213. Afriat L. et al. The latent promiscuity of newly identified microbial lactonases is linked to a recently diverged phosphotriesterase //Biochemistry. - 2006. - Т. 45. - №. 46. - С. 1367713686.

214. Kim M. H. et al. The molecular structure and catalytic mechanism of a quorum-quenching N-acyl-L-homoserine lactone hydrolase //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2005. - Т. 102. - №. 49. - С. 17606-17611.

215. Hooper D. C. Mechanisms of action of antimicrobials: focus on fluoroquinolones //Clinical Infectious Diseases. - 2001. - Т. 32. - №. Supplement_1. - С. S9-S15.

216. Hornish R. E., Katarski S. F. Cephalosporins in veterinary medicine-ceftiofur use in food animals //Current topics in medicinal chemistry. - 2002. - Т. 2. - №. 7. - С. 717-731.

217. Floss H. G., Yu T. W. Rifamycin mode of action, resistance, and biosynthesis //Chemical reviews. - 2005. - Т. 105. - №. 2. - С. 621-632.

218. Kotra L. P., Haddad J., Mobashery S. Aminoglycosides: perspectives on mechanisms of action and resistance and strategies to counter resistance //Antimicrobial agents and chemotherapy. - 2000. - Т. 44. - №. 12. - С. 3249-3256.

219. Darken M. A. Puromycin inhibition of protein synthesis //Pharmacological reviews. -1964. - Т. 16. - №. 3. - С. 223-243.

220. Lyagin I. V., Andrianova M. S., Efremenko E. N. Extensive hydrolysis of phosphonates as unexpected behaviour of the known His 6-organophosphorus hydrolase //Applied microbiology and biotechnology. - 2016. - Т. 100. - №. 13. - С. 5829-5838.

221. Sergeeva V. S. et al. Double effect of organic amines (activation and inhibition) on the phosphotriesterase //Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. - 2000. - Т. 10. - №. 6. -С. 571-576.

222. Van Bambeke F. et al. Cellular pharmacodynamics and pharmacokinetics of antibiotics: current views and perspectives //Current Opinion in Drug Discovery and Development. -2006. - Т. 9. - №. 2. - С. 218.

223. Acocella G. Clinical pharmacokinetics of rifampicin //Clinical pharmacokinetics. - 1978.

- T. 3. - №. 2. - C. 108-127.

224. Leekha S., Terrell C. L., Edson R. S. General principles of antimicrobial therapy //Mayo Clinic Proceedings. - Elsevier, 2011. - T. 86. - №. 2. - C. 156-167.

225. Pretsch E. et al. Tables of spectral data for structure determination of organic compounds.

- Springer Science & Business Media, 2013.

226. Przybylski P. et al. The effect of complexation of 3-formylrifamycin SV macrocyclic ether derivatives with metal cations and small nitrogen-containing organic molecules on antibacterial activity against S. aureus and S. epidermidis //Bioorganic & medicinal chemistry letters. - 2015. - T. 25. - №. 18. - C. 3903-3909.

227. Papenfort K., Bassler B. L. Quorum sensing signal-response systems in Gram-negative bacteria //Nature Reviews Microbiology. - 2016. - T. 14. - №. 9. - C. 576.

228. Chaskar P., Zoete V., Rohrig U. F. Toward on-the-fly quantum mechanical/molecular mechanical (QM/MM) docking: development and benchmark of a scoring function //Journal of chemical information and modeling. - 2014. - T. 54. - №. 11. - C. 3137-3152.

229. Nowosielski M. et al. The MM2QM tool for combining docking, molecular dynamics, molecular mechanics, and quantum mechanics //Journal of computational chemistry. - 2013.

- T. 34. - №. 9. - C. 750-756.

230. G. Wong et al., "Protein binding of P-lactam antibiotics in critically Ill patients: Can we successfully predict unbound concentrations?," Antimicrob. Agents Chemother., vol. 57, no. 12, pp. 6165-6170, 2013, doi: 10.1128/AAC.00951-13.

231. Wong G. et al. Protein binding of P-lactam antibiotics in critically ill patients: can we successfully predict unbound concentrations? //Antimicrobial agents and chemotherapy. -2013. - T. 57. - №. 12. - C. 6165-6170.

232. Schleibinger M. et al. Protein binding characteristics and pharmacokinetics of ceftriaxone in intensive care unit patients //British journal of clinical pharmacology. - 2015. - T. 80. - №. 3. - C. 525-533.

233. Sunder A. V. et al. Penicillin V acylases from gram-negative bacteria degrade N-acylhomoserine lactones and attenuate virulence in Pseudomonas aeruginosa //Applied microbiology and biotechnology. - 2017. - T. 101. - №. 6. - C. 2383-2395.

234. Momb J. et al. Mechanism of the quorum-quenching lactonase (AiiA) from Bacillus

thuringiensis. 2. Substrate modeling and active site mutations //Biochemistry. - 2008. - Т. 47. - №. 29. - С. 7715-7725.

235. Rajesh P. S., Rai V. R. Purification and antibiofilm activity of AHL-lactonase from endophytic Enterobacter aerogenes VT66 //International journal of biological macromolecules. - 2015. - Т. 81. - С. 1046-1052.

236. Wang W. Z. et al. AidC, a novel N-acylhomoserine lactonase from the potato root-associated Cytophaga-Flavobacteria-Bacteroides (CFB) group bacterium Chryseobacterium sp. strain StRB126 //Applied and environmental microbiology. - 2012. - Т. 78. - №. 22. - С. 7985-7992.

237. Morohoshi T. et al. Characterization of a novel thermostable N-acylhomoserine lactonase from the thermophilic bacterium Thermaerobacter marianensis //Journal of bioscience and bioengineering. - 2015. - Т. 120. - №. 1. - С. 1-5.

238. Hancock R. E. W., Haney E. F., Gill E. E. The immunology of host defence peptides: beyond antimicrobial activity //Nature Reviews Immunology. - 2016. - Т. 16. - №. 5. - С. 321-334.

239. Brogden K. A. et al. Antimicrobial peptides in animals and their role in host defences //International journal of antimicrobial agents. - 2003. - Т. 22. - №. 5. - С. 465-478.

240. Yu G. et al. Combination effects of antimicrobial peptides //Antimicrobial agents and chemotherapy. - 2016. - Т. 60. - №. 3. - С. 1717-1724.

241. Saiman L. et al. Cathelicidin peptides inhibit multiply antibiotic-resistant pathogens from patients with cystic fibrosis //Antimicrobial agents and chemotherapy. - 2001. - Т. 45. - №. 10. - С. 2838-2844.

242. Schittek B. et al. Dermcidin: a novel human antibiotic peptide secreted by sweat glands //Nature immunology. - 2001. - Т. 2. - №. 12. - С. 1133-1137.

243. Hilpert K. et al. Sequence requirements and an optimization strategy for short antimicrobial peptides //Chemistry & biology. - 2006. - Т. 13. - №. 10. - С. 1101-1107.

244. Lee E. et al. Structure-activity relationships of cecropin-like peptides and their interactions with phospholipid membrane //BMB reports. - 2013. - Т. 46. - №. 5. - С. 282.

245. Moore A. J. et al. Antimicrobial activity of cecropins //Journal of Antimicrobial Chemotherapy. - 1996. - Т. 37. - №. 6. - С. 1077-1089.

246. Zeng X. C., Corzo G., Hahin R. Scorpion venom peptides without disulfide bridges

//IUBMB life. - 2005. - T. 57. - №. 1. - C. 13-21.

247. Malkoski M. et al. Kappacin, a novel antibacterial peptide from bovine milk //Antimicrobial agents and chemotherapy. - 2001. - T. 45. - №. 8. - C. 2309-2315.

248. Goumon Y. et al. Characterization of antibacterial COOH-terminal proenkephalin-A-derived peptides (PEAP) in infectious fluids: Importance of enkelytin, the antibacterial PEAP209-237 secreted by stimulated chromaffin cells //Journal of Biological Chemistry. -1998. - T. 273. - №. 45. - C. 29847-29856.

249. Ando S. et al. Structure-activity relationship of indolicidin, a Trp-rich antibacterial peptide //Journal of peptide science: an official publication of the European Peptide Society. -2010. - T. 16. - №. 4. - C. 171-177.

250. Rosenfeld Y. et al. A synergism between temporins toward Gram-negative bacteria overcomes resistance imposed by the lipopolysaccharide protective layer //Journal of Biological Chemistry. - 2006. - T. 281. - №. 39. - C. 28565-28574.

251. Kamysz W. et al. Temporin A and its retro-analogues: synthesis, conformational analysis and antimicrobial activities //Journal of peptide science: an official publication of the European Peptide Society. - 2006. - T. 12. - №. 8. - C. 533-537.

252. Isaacson T. et al. Antimicrobial peptides with atypical structural features from the skin of the Japanese brown frog Rana japonica //Peptides. - 2002. - T. 23. - №. 3. - C. 419-425.

253. Ripley D. A., Morris R. H., Maddocks S. E. Dual stimulation with bacterial and viral components increases the expression of hepcidin in human monocytes //FEMS microbiology letters. - 2014. - T. 359. - №. 2. - C. 161-165.

254. Biswas S. et al. Colistin: an update on the antibiotic of the 21st century //Expert review of anti-infective therapy. - 2012. - T. 10. - №. 8. - C. 917-934.

255. Zavascki A. P. et al. Polymyxin B for the treatment of multidrug-resistant pathogens: a critical review //Journal of antimicrobial chemotherapy. - 2007. - T. 60. - №. 6. - C. 12061215.

256. Rathee V. S. et al. Role of associative charging in the entropy-energy balance of polyelectrolyte complexes //Journal of the American Chemical Society. - 2018. - T. 140. -№. 45. - C. 15319-15328.

257. Das B. P., Tsianou M. From polyelectrolyte complexes to polyelectrolyte multilayers: electrostatic assembly, nanostructure, dynamics, and functional properties //Advances in

Colloid and Interface Science. - 2017. - Т. 244. - С. 71-89.

258. Cornish-Bowden A. Fundamentals of enzyme kinetics. - John Wiley & Sons, 2013.

259. Li S. C. et al. Alpha-helical, but not beta-sheet, propensity of proline is determined by peptide environment //Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1996. - Т. 93. -№. 13. - С. 6676-6681.

260. Bergonzi C. et al. Structural and biochemical characterization of AaL, a quorum quenching lactonase with unusual kinetic properties //Scientific reports. - 2018. - Т. 8. - №. 1. - С. 1-13.

261. Mascarenhas R. et al. Structural and biochemical characterization of AidC, a quorum-quenching lactonase with atypical selectivity //Biochemistry. - 2015. - Т. 54. - №. 28. - С. 4342-4353.

262. Liu D. et al. Structure and specificity of a quorum-quenching lactonase (AiiB) from Agrobacterium tumefaciens //Biochemistry. - 2007. - Т. 46. - №. 42. - С. 11789-11799.

263. Xue B. et al. Structural evidence of a productive active site architecture for an evolved quorum-quenching GKL lactonase //Biochemistry. - 2013. - Т. 52. - №. 13. - С. 2359-2370.

264. Elias M. et al. Structural basis for natural lactonase and promiscuous phosphotriesterase activities //Journal of molecular biology. - 2008. - Т. 379. - №. 5. - С. 1017-1028.

265. Ben-David M. et al. Catalytic versatility and backups in enzyme active sites: the case of serum paraoxonase 1 //Journal of molecular biology. - 2012. - Т. 418. - №. 3-4. - С. 181196.

266. Mandrich L., Cerreta M., Manco G. An engineered version of human PON2 opens the way to understand the role of its post-translational modifications in modulating catalytic activity //PloS one. - 2015. - Т. 10. - №. 12. - С. e0144579.

267. H Kusada H. et al. A novel quorum-quenching N-acylhomoserine lactone acylase from Acidovorax sp. strain MR-S7 mediates antibiotic resistance //Applied and Environmental Microbiology. - 2017. - Т. 83. - №. 13.

268. Rawlings N. D., Salvesen G. Handbook of proteolytic enzymes. - Academic press, 2013. - Т. 3.

269. Lozinsky V. I. Cryotropic gelation of poly (vinyl alcohol) solutions //Russian Chemical Reviews. - 1998. - Т. 67. - №. 7. - С. 573-586.

270. Abdel Bary E. M. et al. Biodegradable polymer nanocomposites based on polyvinyl

alcohol and nano-rice straw //Indian Journal of Applied Research. - 2016. - Т. 6. - С. 713721.

271. Jiang H. et al. Property-based design: optimization and characterization of polyvinyl alcohol (PVA) hydrogel and PVA-matrix composite for artificial cornea //Journal of Materials Science: Materials in Medicine. - 2014. - Т. 25. - №. 3. - С. 941-952.

272. Pavaloiu R. D. et al. Composite films of poly (vinyl alcohol)-chitosan-bacterial cellulose for drug controlled release //International journal of biological macromolecules. - 2014. - Т. 68. - С. 117-124.

273. Shah N. et al. Overview of bacterial cellulose composites: a multipurpose advanced material //Carbohydrate polymers. - 2013. - Т. 98. - №. 2. - С. 1585-1598.

274. Ражева Т. В. и др. Свойства композитных криогелей поливинилового спирта, наполненных нановолокнами бактериальной целлюлозы //Успехи в химии и химической технологии. - 2018. - Т. 22. - №. 6. - С. 147-149.

275. Liu R., Yu H., Huang Y. Structure and morphology of cellulose in wheat straw //Cellulose. - 2005. - Т. 12. - №. 1. - С. 25-34.