Biopolym. Cell. 2025; 41(3):191.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000B21
Молекулярна та клітинна біотехнології
Розробка та порівняння двох аланінамінотрансфаразо-чутливих біосенсорів на основі піруватоксидази та глутаматоксидази
1Мруга Д. О., 1, 2Ваховський Є. Р., 1, 2Дзядевич С. В., 1, 3Солдаткін О. О.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143
  2. Київський національний університет імені Тараса Шевченка
    Вул. Володимирська, 64, Київ, Україна, 01601
  3. Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського
    Просп. Берестейський, 37, Київ, Україна, 03056

Abstract

Мета. Порівняти два розроблених біосенсори на основі піруватоксидази (ПОкс) та глутаматоксидази (ГлОкс) для вимірювання активності аланінамінотрансферази та визначити їхні основні переваги та недоліки. Методи. В роботі використовувалась триелектродна амперометрична схема вимірювання. В якості робочих електродів використано платинові дискові електроди, реєстрація сигналу проводилась за допомогою потенціостата PalmSens. В якості розпізнавального біоматеріалу використано іммобілізовані ПОкс та ГлОкс. Результати. В роботі було проведено вибір методу та підібрано оптимальні умови іммобілізації кожного із ферментів. Було оптимізовано процедуру створення розроблених АЛТ-чутливих біосенсорів на основі ПОкс та ГлОкс. Підбрано оптимальні робочі параметри для кожного з сенсорів. Порівняно аналітичні характеристики обох запропонованих біосенсорів. Висновки. Аналіз аналітичних характеристик розроблених біосенсорів показав, що біосенсор на основі ПОкс мав більше перспектив для визначення активності АЛТ у біологічних рідинах.
Keywords: аланінамінотрансфераза, біосенсор, амперометрія, клінічна значущість, in-vitro тестування, кінетика
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Sookoian S, Pirola CJ. Alanine and aspartate aminotransferase and glutamine-cycling pathway: their roles in pathogenesis of metabolic syndrome. World J Gastroenterol. 2012; 18(29):3775-81.
[2] Borkum JM. The Tricarboxylic Acid Cycle as a Central Regulator of the Rate of Aging: Implications for Metabolic Interventions. Adv Biol (Weinh). 2023; 7(7):e2300095.
[3] National Center for Biotechnology Information. PubChem Pathway Summary for Pathway SMP0000127, Glucose-Alanine Cycle, Source: PathBank: "NCBI", 2025; URL: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/pathway/PathBank:SMP0000127.
[4] Caligiore F, Zangelmi E, Vetro C, Kentache T, Dewulf JP, Veiga-da-Cunha M, Van Schaftingen E, Bommer G, Peracchi A. Human cytosolic transaminases: side activities and patterns of discrimination towards physiologically available alternative substrates. Cell Mol Life Sci. 2022; 79(8):421.
[5] Yassuda Filho P, Bracht A, Ishii-Iwamoto EL, Lousano SH, Bracht L, Kelmer-Bracht AM. The urea cycle in the liver of arthritic rats. Mol Cell Biochem. 2003; 243(1-2):97-106.
[6] Moriles K, Zubair M, Azer S. Alanine aminotransferase (ALT) test. StatPearls. 2024.
[7] Sheth SG, Flamm SL, Gordon FD, Chopra S. AST/ALT ratio predicts cirrhosis in patients with chronic hepatitis C virus infection. Am J Gastroenterol. 1998; 93(1):44-8.
[8] Huang XJ, Choi YK, Im HS, Yarimaga O, Yoon E, Kim HS. Aspartate Aminotransferase (AST/GOT) and Alanine Aminotransferase (ALT/GPT) Detection Techniques. Sensors (Basel). 2006; 6(7):756-82.
[9] Yaman D, Jimenez M, Ferreira Gonzalez S, Corrigan D. Current trends in electrochemical approaches for liver biomarker detection: a mini-review. Analyst. 2024; 149(21):5156-64.
[10] Yadav S, Jangra R, Sharma BR, Sharma M. Current advancement in biosensing techniques for determination of alanine aminotransferase and aspartate aminotransferase - a mini review. Process Biochem. 2022; 114:71-6.
[11] Singh R, Wang Z, Marques C, Min R, Zhang B, Kumar S. Alanine aminotransferase detection using TIT assisted four tapered fiber structure-based LSPR sensor: From healthcare to marine life. Biosens Bioelectron. 2023; 236:115424.
[12] Quan C, Quan L, Wen Q, Yang M, Li T. Alanine aminotransferase electrochemical sensor based on graphene@MXene composite nanomaterials. Mikrochim Acta. 2023; 191(1):45.
[13] la Cour JB, Generelli S, Barbe L, Guenat OT. Low-cost disposable ALT electrochemical microsensors for in-vitro hepatotoxic assessment. Sens Actuators B Chem. 2016; 228:360-5.
[14] Jiang D, Li C, Liu T, Li L, Chu Z, Jin W, Ren X. A regular nanostructured dithiolene metal complex film for ultrasensitive biosensing of liver enzyme. Sens Actuators B Chem. 2017; 241:860-7.
[15] Kucherenko IS, Soldatkin OO, Lagarde F, Jaffrezic-Renault N, Dzyadevych SV, Soldatkin AP. Determination of total creatine kinase activity in blood serum using an amperometric biosensor based on glucose oxidase and hexokinase. Talanta. 2015; 144:604-11.
[16] Mruga D, Dzyadevych S, Soldatkin O. Development and optimisation of the biosensor for aspartate aminotransferase blood level determination. Anal Bioanal Chem. 2025; 417(4):721-31.
[17] Tabata M, Koushima F, Totani M. Use of a biosensor consisting of an immobilized NADH oxidase column and a hydrogen peroxide electrode for the determination of serum lactate dehydrogenase activity. Anal Chim Acta. 1994; 298(1):113-19.
[18] Hutter E, Maysinger D. Gold-nanoparticle-based biosensors for detection of enzyme activity. Trends Pharmacol Sci. 2013; 34(9):497-507.
[19] Chang KS, Chang CK, Chou SF, Chen CY. Sequential measurement of aminotransferase activities by amperometric biosensors. Biosens Bioelectron. 2007; 22(12):2914-20.
[20] Jamal M, Worsfold O, McCormac T, Dempsey E. A stable and selective electrochemical biosensor for the liver enzyme alanine aminotransferase (ALT). Biosens Bioelectron. 2009; 24(9):2926-30.
[21] Thuy TN, Tseng TT. A micro-platinum wire biosensor for fast and selective detection of alanine aminotransferase. Sensors (Basel). 2016; 16(6):767.
[22] Han YD, Song SY, Lee JH, Lee DS, Yoon HC. Multienzyme-modified biosensing surface for the electrochemical analysis of aspartate transaminase and alanine transaminase in human plasma. Anal Bioanal Chem. 2011; 400(3):797-805.
[23] Hsueh CJ, Wang JH, Dai L, Liu CC. Determination of alanine aminotransferase with an electrochemical nano ir-C biosensor for the screening of liver diseases. Biosensors (Basel). 2011; 1(3):107-17.
[24] Hsueh CJA. Development of electrochemical biosensors for potential liver disease detections of ALT & AST and application of ionic liquid into biosensing-modified electrodes. Case Western Reserve Univ. 2013.
[25] Borisova T, Kucherenko D, Soldatkin O, Kucherenko I, Pastukhov A, Nazarova A, Galkin M, Borysov A, Krisanova N, Soldatkin A, El Skaya A. An amperometric glutamate biosensor for monitoring glutamate release from brain nerve terminals and in blood plasma. Anal Chim Acta. 2018; 1022:113-23.
[26] Karim SMF, Rahman MR, Shermin S, Sultana R. Correlation between aminotransferase ratio (AST/ALT) and other biochemical parameters in chronic liver disease of viral origin. Delta Med Coll J. 2015; 3(1):13-7.