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Kapitel 4: Reduktion von 2,5-Diketo-D-Gluconat zu 2-Keto-L-Gulonat
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Kapitel 4: Reduktion von 2,5-Diketo-D-Gluconat zu
2-Keto-L-Gulonat
4.1. Einleitung: Das Enzym 2,5-Diketo-D-Gluconatreduktase
In den 1970er Jahren entdeckten Sonoyama et al. einen Corynebacterium-Stamm, der
2,5-DKG zu 2-KLG umsetzte. Mit den aus dem Erdboden isolierten Zellen erreichten
sie jedoch nur Ausbeuten von 20,1% [Sonoyama et al. 1976]. Mit einer optimierten
Mutante steigerten sie die Ausbeute später auf 90,5% [Sonoyama et al. 1987a].
Verantwortlich für die Reduktion ist das Enzym 2,5-Diketo-D-Gluconatreduktase
(2,5-DKGR, EC 1.1.1.274) im Cytosol des Bakteriums. Die Reduktase bevorzugt
NADPH als Cofaktor und gehört zur Familie der Aldo-Keto-Reduktasen.
HO
HO
H
C
O
O
H
OH
O
CH 2 OH
NADPH
+ H + NADP +
HO
HO
H
HO
C
O
O
H
OH
H
CH 2 OH
2,5-DKG
2-KLG
Abbildung 4.1: Reduktion von 2,5-DKG zu 2-KLG mit dem Enzym 2,5-Diketo-D-Gluconatreduktase
Seine Funktion in Corynebacterium ist unbekannt: Da das Bakterium nach heutigem
Wissen kein 2,5-DKG produziert, ist das physiologische Substrat des Enzyms wahrscheinlich
ein anderer Stoffwechselmetabolit [Miller et al. 1987].
Sonoyama und Miller gelang unabhängig voneinander im Jahr 1987 erstmals die
Isolierung und Aufreinigung des Enzyms [Miller et al. 1987, Sonoyama et al. 1987b].
Beide schätzten das Molekulargewicht des Enzyms auf 34.000 Dalton.
Sonoyama beschrieb zwei unterschiedliche Formen des Enzyms: Die Variante mit
34.000 Dalton Molekulargewicht wird heutzutage Reduktase A genannt. Die B-Form
besitzt ein geringeres Molekulargewicht (29.000 Dalton), eine 33mal höhere Aktivität
sowie eine 7,5fache höhere Affinität für 2,5-DKG als die A-Variante [Sonoyama et al.
1987b]. Die A-Form ist hingegen stabiler.
Die Struktur der Reduktase A im Komplex mit NADPH lösten 1998 Khurana und seine
Mitarbeiter: Sie besteht aus acht -Helices, acht -Faltblättern und zwei zusätzlichen
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