Glukosoxidas
| Glukosoxidas | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Struktur av glukosoxidasdimer (mörk och ljusblå) komplexbunden med FAD (lax) och glykaner (akvamarin) från Penicillium amagasakiense .
| |||||||||
| Identifierare | |||||||||
| EG nr. | 1.1.3.4 | ||||||||
| CAS-nr. | 9001-37-0 | ||||||||
| Databaser | |||||||||
| IntEnz | IntEnz-vy | ||||||||
| BRENDA | BRENDA inträde | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme-vy | ||||||||
| KEGG | KEGG inträde | ||||||||
| MetaCyc | Metabolisk väg | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB- strukturer | RCSB PDB PDBe PDB summa | ||||||||
| Genontologi | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Glukosoxidasenzymet ( GOx eller GOD ) även känt som notatin (EG-nummer 1.1.3.4) är ett oxidoreduktas som katalyserar oxidationen av glukos till väteperoxid och D-glukono-δ-lakton . Detta enzym produceras av vissa arter av svampar och insekter och uppvisar antibakteriell aktivitet när syre och glukos är närvarande.
Glukosoxidas används i stor utsträckning för bestämning av fri glukos i kroppsvätskor ( medicinska tester ), i vegetabiliska råvaror och i livsmedelsindustrin. Den har också många tillämpningar inom bioteknik , vanligtvis enzymanalyser för biokemi inklusive biosensorer inom nanoteknik . Det isolerades först av Detlev Müller 1928 från Aspergillus niger .
Fungera
Flera arter av svampar och insekter syntetiserar glukosoxidas, som producerar väteperoxid, som dödar bakterier.
Notatin , extraherat från antibakteriella kulturer av Penicillium notatum , hette ursprungligen Penicillin A , men döptes om för att undvika förväxling med penicillin . Notatin visade sig vara identiskt med penicillin B och glukosoxidas, enzymer extraherade från andra mögelsvampar förutom P. notatum ; det är nu allmänt känt som glukosoxidas.
Tidiga experiment visade att notatin uppvisar antibakteriell aktivitet in vitro (i närvaro av glukos) på grund av väteperoxidbildning. In vivo- tester visade att notatin inte var effektivt för att skydda gnagare från Streptococcus haemolyticus , Staphylococcus aureus eller salmonella , och orsakade allvarlig vävnadsskada vid vissa doser.
Glukosoxidas produceras också av de hypofaryngeala körtlarna hos honungsbiarbetare och deponeras i honung där det fungerar som ett naturligt konserveringsmedel. GOx på ytan av honungen reducerar atmosfärisk O 2 till väteperoxid (H 2 O 2 ), som fungerar som en antimikrobiell barriär.
Strukturera
GOx är ett dimeriskt protein, vars 3D-struktur har belysts. Det aktiva stället där glukos binder är i en djup ficka. Enzymet är, liksom många proteiner som verkar utanför cellerna, täckt med kolhydratkedjor . GOx är ett glukosoxiderande enzym med en molekylvikt på 160 kDa. Det är ett dimert glykoprotein som består av två subenheter som vardera väger 80 kDa. Flavinadenin dinukleotid (FAD) i det aktiva stället är begravd ungefär 1,5 nm inuti proteinskalet och fungerar som den initiala elektronacceptorn.
Mekanism
Vid pH 7 finns glukos i lösning i cyklisk hemiacetalform som 63,6 % β-D-glukopyranos och 36,4 % α-D-glukopyranos, varvid andelen linjär form och furanosform är försumbar . Glukosoxidaset binder specifikt till β-D-glukopyranos och verkar inte på α-D-glukos. Det oxiderar all glukos i lösning eftersom jämvikten mellan α- och β-anomererna drivs mot β-sidan när den förbrukas i reaktionen.
Glukosoxidas katalyserar oxidationen av β-D-glukos till D-glukono-1,5-lakton , som sedan hydrolyserar till glukonsyra .
För att fungera som en katalysator kräver GOx ett koenzym , flavinadenindinukleotid (FAD). FAD är en vanlig komponent i biologiska oxidations-reduktion ( redox ) reaktioner. Redoxreaktioner involverar en vinst eller förlust av elektroner från en molekyl. I den GOx-katalyserade redoxreaktionen fungerar FAD som den initiala elektronacceptorn och reduceras till FADH − . Sedan oxideras FADH − av den slutliga elektronacceptorn, molekylärt syre (O 2 ), som kan göra det eftersom det har en högre reduktionspotential. O 2 reduceras sedan till väteperoxid (H 2 O 2 ).
Ansökningar
Glukosövervakning
Glukosoxidas används ofta kopplat till peroxidasreaktion som kolorimetriskt visualiserar den bildade H 2 O 2 , för bestämning av fritt glukos i sera eller blodplasma för diagnostik, med spektrometriska analyser manuellt eller med automatiserade procedurer, och till och med snabba användningspunkter analyser.
Liknande analyser möjliggör övervakning av glukosnivåer i fermentering, bioreaktorer och för att kontrollera glukos i vegetabiliska råvaror och livsmedelsprodukter. [ citat behövs ] I glukosoxidasanalysen oxideras glukosen först, katalyseras av glukosoxidas, för att producera glukonat och väteperoxid. Väteperoxiden kopplas sedan oxidativt med en kromogen för att producera en färgad förening som kan mätas spektroskopiskt. Till exempel ger väteperoxid tillsammans med 4 amino-antipyren (4-AAP) och fenol i närvaro av peroxidas ett rött kinoeiminfärgämne som kan mätas vid 505 nm. Absorbansen vid 505 nm är proportionell mot koncentrationen av glukos i provet.
Enzymatiska glukosbiosensorer använder en elektrod istället för O 2 för att ta upp de elektroner som behövs för att oxidera glukos och producera en elektronisk ström i proportion till glukoskoncentrationen. Det här är tekniken bakom glukossensorremsorna för engångsbruk som används av diabetiker för att övervaka serumglukosnivåerna.
Matkonservering
I tillverkningen används GOx som tillsats tack vare dess oxiderande effekter: det uppmanar till en starkare deg vid bakning och ersätter oxidanter som bromat. Det används också som konserveringsmedel för att hjälpa till att avlägsna syre och glukos från maten när den förpackas, såsom torrt äggpulver för att förhindra oönskad brunfärgning och oönskad smak.
Sårbehandling
Sårvårdsprodukter, såsom "Flaminal Hydro" använder sig av en alginathydrogel som innehåller glukosoxidas och andra komponenter som ett oxidationsmedel.
Kliniska tester
En nässpray från en påse-på-ventilanordning som blandar glukosoxidas med glukos har genomgått kliniska prövningar 2016 för att förebygga och behandla förkylning .
Se även
externa länkar
- "Glukosoxidas: Ett mycket använt och mycket älskat enzym i biosensorer" vid University of Paisley
- Glukos+oxidas vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
