Enzymaktivitätsmessung für Homoserin-Dehydrogenase mittels spektrophotometrischer Assays

Creative Enzymes ist eines der wenigen Unternehmen weltweit, das spektrophotometrische Assays für Homoserin-Dehydrogenase anbietet. Ihr komplexer Katalysemechanismus hindert die meisten Unternehmen daran, Homoserin-Dehydrogenasen genau zu messen und zu charakterisieren. Mit einem starken Team von Enzymologen ist Creative Enzymes in der Lage, die enzymatische Aktivität der Homoserin-Dehydrogenase präzise und schnell zu messen. Die Qualität unserer Ergebnisse wird mit den fortschrittlichsten spektrophotometrischen Instrumenten sichergestellt.

Eine Homoserin-Dehydrogenase (EC 1.1.1.3, HSD oder HSDH) ist ein Enzym, das die Oxidation von L-Homoserin katalysiert, wobei NAD oder NADP als Redox-Kofaktor verwendet wird, um L-Aspartat-4-Semialdehyd zu produzieren. Das Enzym gehört zur Familie der Oxidoreduktasen. Das Enzym katalysiert auch die umgekehrte Reaktion, um Homoserin als Produkt zu erhalten, und das Gleichgewicht wird durch Thermodynamik kontrolliert. Das Enzym ist an vielen biologischen Stoffwechselwegen beteiligt:

• Glycin-, Serin- und Threonin-Stoffwechsel
• Cystein- und Methionin-Stoffwechsel
• Lysin-Biosynthese
• Biosynthese von sekundären Metaboliten
• Mikrobieller Stoffwechsel in verschiedenen Umgebungen
• Biosynthese von Antibiotika

Der Aspartat-Stoffwechselweg ist sowohl an der Speicherung von Asparagin als auch an der Synthese von Aminosäuren der Aspartat-Familie beteiligt, daher wird er zur Speicherung und Nutzung von Stickstoff und Kohlenstoff verwendet. In diesem Weg katalysiert die Homoserin-Dehydrogenase den dritten Schritt, bei dem Aspartat-Beta-Semialdehyd in Homoserin reduziert wird, welches ein essentielles Zwischenprodukt in der Biosynthese von Threonin, Isoleucin und Methionin ist. In der Photosynthese reichert sich Aspartat tagsüber an und wird zur Synthese anderer Aminosäuren verwendet. Nachts wird Aspartat in Asparagin zur Speicherung umgewandelt. Bei Säugetieren ist das Enzym nicht vorhanden. Daher müssen Säugetiere Threonin, Methionin und Isoleucin aus externen Quellen aufnehmen, da diese essentiellen Aminosäuren durch Homoserin-Dehydrogenase synthetisiert werden.

Obwohl einige Forschungen durchgeführt wurden, um die molekularen Grundlagen seiner Katalyseaktivität zu erkunden, bleibt der genaue Mechanismus der vollständigen Homoserin-Dehydrogenase-Katalyse unbekannt. Es wurde postuliert, dass die Reaktion durch einen bi-bi kinetischen Mechanismus verläuft, bei dem der NAD- oder NADP-Kofaktor zuerst an das Enzym bindet, gefolgt von der Substratbindung und der Produktdissoziation. Der Kofaktor dissoziiert dann am Ende der Reaktion vom Enzym. Insbesondere zeigt die Homoserin-Dehydrogenase Multi-Order-Kinetik bei verschiedenen Substratkonzentrationen. Obwohl sowohl NAD als auch NADP als Redox-Kofaktor verwendet werden können, kann eine spezifische Homoserin-Dehydrogenase eine Präferenz für das eine oder andere zeigen. Diese Komplikationen erschweren die Aktivitätsmessung für Homoserin-Dehydrogenasen. Nach Jahren von Tests und Erkundungen entwickelte Creative Enzymes geeignete Aktivitätsassays für das Enzym, basierend auf einem tiefen Verständnis seiner Struktur und Eigenschaften. Daher bietet unser Service die zuverlässigsten Assay-Ergebnisse.

Aufgrund der wichtigen biologischen Rolle der Homoserin-Dehydrogenasen und der Tatsache, dass sie bei Säugetieren fehlen, hat sich das Enzym als wertvoll in der Ernährungs-, Veterinär- und Landwirtschaft erwiesen. Allerdings ist der Aktivitätstest so herausfordernd, dass selbst das Aktivitätsassay-Kit nicht auf dem Markt erhältlich ist. Um den Kunden bei der Lösung des Problems zu helfen, bietet Creative Enzymes spektrophotometrische Assays an, um die enzymatische Aktivität genau zu messen, was entscheidend für die Entwicklung von Produkten mit Homoserin-Dehydrogenasen ist.

Abbildung: Die aktive Stelle der Homoserin-Dehydrogenase aus Saccharomyces cerevisiae, die das Substrat Homoserin (magenta, Kugel) und den Kofaktor NAD (hellblau) zeigt. PDB: 1EBU
Referenz: Stierand, K., & Rarey, M. (2010). ACS Medicinal Chemistry Letters, 1(9), 540–545. http://doi.org/10.1021/ml100164p