L-Glutamat-Oxidase

L-Glutamat-Oxidase ist ein potenziell sehr nützliches Werkzeugenzym, und sein Coenzym ist Flavin-Adenin-Dinukleotid, das ein Flavin-Protease ist. Unter Verwendung von L-Glutaminsäure als Substrat wird es in Wasserstoffperoxid, Ammoniak und α-Ketoglutarat abgebaut, mit hoher Substratspezifität. L-Glutamat-Oxidase (GLOD) ist eine L-Aminosäure-Oxidase, die Flavin-Adenin-Dinukleotid (FAD) als Coenzym verwendet, ohne exogene Cofaktoren hinzuzufügen. Unter der Bedingung von Cofaktoren wird L-Glutaminsäure deaminiert, um α-Ketoglutarinsäure, Ammoniak und Wasserstoffperoxid zu produzieren. L-Glutamat-Oxidase hat eine hohe Spezifität und hohe Affinität für das Reaktionssubstrat, milde Reaktionsbedingungen, hohe katalytische Effizienz und wird in der Lebensmittel-, industriellen Fermentation und pharmazeutischen Industrie weit verbreitet eingesetzt. Seit ihrer Entdeckung in den 1980er Jahren ist dieses Enzym ein Forschungsschwerpunkt im In- und Ausland und gehört zu den potenziellen Werkzeugenzymen. Bis jetzt haben sich die Forschungsschwerpunkte der L-Glutamat-Oxidase im In- und Ausland hauptsächlich auf zwei Aspekte konzentriert. Der eine ist die Untersuchung des Mechanismus und der Struktur von Enzymen mit Hilfe aktueller Beobachtungs- und Messmethoden. Der andere ist die kontinuierliche Entwicklung von hochenzymproduzierenden aktiven Stämmen und wie man sie untersucht. Die Eigenschaften des Enzyms zu nutzen, um dem menschlichen Leben und industriellen Anwendungen zu dienen.

Abbildung 1. Proteinstruktur von L-Glutamat-Oxidase.

Quellen von L-Glutaminsäure-Oxidase

L-Aminosäure-Oxidase ist reich an Quellen und kann im Schlangengift, vielen Tieren und Mikroorganismen isoliert werden. Mikroorganismen haben eine breite Palette von Quellen, aber ihre Enzymproduktionskapazität ist nicht hoch. In der aktuellen Forschungsphase wird L-Glutaminsäure-Oxidase hauptsächlich aus Mikroorganismen isoliert. Unter ihnen ist die Fähigkeit von Streptomyces, Enzyme zu produzieren, stärker als bei anderen Stämmen, und ihre Enzymproduktion erreicht 6,4 U/ml. Die erste Entdeckung von L-Glutaminsäure-Oxidase wurde von JURTSHUK und MEMANUS in der Membranpräparation von A. veneziarum entdeckt, aber sie hat keine Substratspezifität; die erste Bestätigung im eigentlichen Sinne wurde 1983 von KAMEI et al. bestätigt, die das Vorhandensein von L-Glutaminsäure-Oxidase im Fermentationsbroth von Streptomycesviolascens nachwiesen. Ihre relative Molekülmasse beträgt etwa 60.000. Sie hat ein Absorptionsspektrum, das für Flavin-Proteine charakteristisch ist, und benötigt keine exogene Beteiligung von Hilfsfaktoren, aber ihre Spezifität ist nicht stark, und sie hat eine Wirkung auf L-Glutaminsäure, L-Glutamin und L-Histidin.

Anwendung bei der Bestimmung von Kreatinin

1993 verwendeten RUI C S und andere L-Glutaminsäure-Oxidase, um ein Flussinjektionssystem zur Messung des Gehalts an Blutkreatinin zu erstellen. Es verwendet einen Dual-Channel-Test, um die Auswirkungen von endogenem Glutamat und Ammoniak im Blut auf den Test zu vermeiden. Die erste Reaktion ist die Gesamtreaktion von endogenem Ammoniak, Glutaminsäure und Kreatinin; die zweite Reaktion ist die Reaktion von endogenem Ammoniak und Glutaminsäure, und ihre Messbereiche erreichen 2 mmol/L bzw. 3 mmol/L. Das System hat eine gute Stabilität und Reproduzierbarkeit und zeigt eine gute Korrelation mit dem Gehalt an Kreatinin in den durch chemische Methoden erhaltenen Testergebnissen.

Anwendung in Biosensoren

L-Glutaminsäure hat eine breite Palette von Funktionen in den Bereichen Medizin, Lebensmittelzusatzstoffe, Nahrungsergänzungsmittel usw., aber die tägliche Aufnahme pro Kopf überschreitet nicht 6 g/d, und übermäßiger Konsum von L-Glutaminsäure führt zu offensichtlichen Vergiftungssymptomen, die sich in Kopfschmerzen, Schwindel und übermäßigem Schwitzen im Gesicht äußern. Daher ist die Bestimmung des L-Glutaminsäuregehalts in Lebensmitteln und klinischen Proben sehr wichtig und notwendig. Die traditionellen Nachweismethoden, die häufig für L-Glutaminsäure verwendet werden, umfassen potentiometrische Titration, Warburgs Respirometrie und chromatographische Analyse. Diese Methoden sind zeitaufwendig und arbeitsintensiv und erfordern hochpräzise Geräte. Daher haben Biosensoren, die zur Detektion von L-Glutaminsäure eingesetzt werden, die Vorteile von schneller, hoher Empfindlichkeit, einfacher Ausrüstung usw.

Schlussfolgerungen

L-Glutaminsäure-Oxidase ist ein relativ neues praktisches Werkzeugenzym, und ihr Wirkmechanismus sowie die dreidimensionale Struktur des Proteins sind selten berichtet. Es wird gehofft, dass in naher Zukunft mit dem Fortschritt der Biotechnologie und der molekularen Biotechnologie die Forscher ihren Wirkmechanismus klären und Ingenieurbakterien konstruieren können, die besser für die industrielle Produktion geeignet sind, damit sie breiter eingesetzt werden können und der Menschheit in der Produktion und im Leben zugutekommen.

Referenz