Koffein dehydrogenas
| |||||||||
| Identifierare | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EG nr. | 1.17.5.2 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| |||||||||
Koffeindehydrogenas , vanligen kallat koffeinoxidas ( EC 1.17.5.2 ) i den vetenskapliga litteraturen, är ett enzym med det systematiska namnet koffein:ubiquinone oxidoreductase . Enzymet är mest känt för sin förmåga att direkt oxidera koffein , en typ av metylxantin , till trimetylurinsyra. Koffeindehydrogenas finns i bakterien Pseudomonas sp. CBB1 och i flera arter inom släktena Alcaligenes , Rhodococcus . och Klebsiella
Strukturera
Koffeindehydrogenas som finns i Pseudomonas sp. CBB1 är en heterotrimer med en αβγ-struktur och kodas av genen cdhA . Alfasubenheten är den största av de tre, och gammasubenheten är den minsta. Molekylvikterna för alfa-, beta- och gamma-subenheterna är 90,0 kD, 40,0 kD respektive 20,0 kD. Koffeindehydrogenas har emellertid också hittats som en monomer struktur i Alcaligenes sp. stam CF8 (65 kDa) och en Rhodococcus sp.- Klebsiella sp. blandkulturkonsortium. Heterotrimeren noteras som att den liknar xantindehydrogenaset som finns i Veillonella atypica .
Reaktion
I jämförelse med N - demetylaser , en annan klass av koffeinnedbrytande enzymer, kräver koffeindehydrogenas inte användning av syre, NAD eller NADP som elektronacceptorer . Istället använder koffeindehydrogenas diklorfenol, indofenol, koenzym Q0 och cytokrom c som elektronacceptorer. Koffeindehydrogenas har också noterats som mer stabilt.
Koffeindehydrogenas är ansvarigt för att katalysera oxidationen av koffein direkt till trimetylurinsyra, och enzymet använder koenzym Q0, även känt som ubikinon , som en elektronacceptor. Detta görs genom att införliva en syreatom från en vattenmolekyl i C-8-positionen, och den övergripande reaktionen kan ses i följande kemiska reaktion :
Enzymet är specifikt för koffein, mindre aktivt på teobromin och har ingen aktivitet på xantin. Produkten är stökiometriskt framställd av koffein i ett molförhållande på 1:1 och det fanns ingen väteperoxidbiprodukt. Enzymaktiviteten är optimal vid pH 7,0 i 50 mM kaliumfosfatbuffert, och aktiviteten ökade linjärt från 298 K till 339 K.
Biologisk funktion
Trimetylurinsyra kan komma in i purinens kataboliska väg och vidare bryta ner till andra användbara föreningar. Trimetylurinsyra har rapporterats bryta ner ytterligare till 3, 6, 8-trimetylallantoin genom vilande celler i en Rhodococcus och Klebsiella blandad kultur.
Industriell betydelse
Koffein (1,3,7-trimetylxantin), substratet i ovanstående reaktion, är en purinalkaloid som finns i en mängd olika växtarter, såsom kaffe, kakao, cola och teblad. Koffein har också använts som ett hjärt-, neurologiskt och andningsstimulerande medel. På grund av dess förekomst i den moderna världen i form av drycker, mat och medicin, har koffein blivit ett av världens största agroindustriella avfall. Således har koffein blivit mer märkbart i ytvatten, grundvatten och avloppsvatten över hela världen. Förutom att det är ett beroendeframkallande ämne har det också visat sig leda till negativa hälsoeffekter, såsom oregelbundna sömnmönster, ökat blodtryck, hjärtklappning och ångest.
Koffeinborttagning har traditionellt rekommenderats för att minska koffeinhalten i mat och dryck, men att utföra koffeinborttagning genom fysiokemiska behandlingar är dyrt och kan ge annat avfall som kan kräva ytterligare behandling. Således har mikrobiell biobearbetning börjat verka mer attraktiv, med bakterier som kan metabolisera koffein övervägas. Specifikt har bakterier som innehåller koffeindehydrogenas ansetts vara till hjälp vid behandling av koffein i agroindustriellt avfall av kaffemassor och skal, som sedan kan användas för att mata husdjur. Dessutom kan koffeindehydrogenaset som finns i Alcaligenes arter CF8 vara användbart vid avfallsbehandling och utveckling av biosensorer.
Koffeindehydrogenas, i närvaro av ett tetrazoliumfärgämne , har visat sig vara lämpligt för att detektera koffein i kaffe, läsk och mjölk på grund av dess höga specificitet för koffein. Således använts för att uppskatta koffeinnivåer i läkemedel. Det har emellertid noterats att koffeindehydrogenas inte skulle vara användbart vid utvinningen av metylxantinmellanprodukter som har farmaceutiskt värde eftersom reaktionen endast är ett enda steg.
externa länkar
- Koffein+dehydrogenas vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
