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4.2. Einsatz rekombinanter E. coli-Zellen zur Reduktion von 2,5-DKG
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Cofaktoren im Zellinneren erniedrigt sich stark. Eine Zugabe von 0,4 mM NAD + reicht
jedoch nicht aus, da das Enzym offensichtlich einen zu hohen K M -Wert für NADH hat.
Genaue Werte hierfür finden sich in der Literatur jedoch nicht. Natürlich spielt bei der
Zugabe von NAD auch die Effizienz der Cofaktorregenerierung eine Rolle. Bei einer
Zugabe von 1 mM NADH können permeabilisierte Zellen 2,5-DKG jedoch vollständig
zu 2-KLG reduzieren (Abbildung 4.9).
7
6
Konzentration / mM
5
4
3
2
1
2-KLG
2,5-DKG
0
0 50 100 150
Zeit / min
Abbildung 4.9: Biotransformation im Satzreaktor durch permeabilisierte E. coli BL21 DE3 pDrive_dkgr_fdh.
Bedingungen: 1 mM NADH, 7,4 mM 2,5-DKG, 50 mM Na-Formiat, 50 mM KP i -Puffer pH6,4, 25°C, 10 g/L
E. coli BL21 DE3 pDrive_dkgr_fdh, V=30 mL. Permeabilisierung: 1 % CTAB-Lösung, 25°C, 1h.
Obwohl nur 1 mM NADH zur Reaktionslösung gegeben wurde, entstehen etwa 6 mM
2-KLG. Das beweist, dass die FDH-Aktivität ausreicht und die Cofaktorregenerierung
funktioniert. Im Satzreaktor kann auf diese Weise 2,5-DKG zu 2-KLG reduziert
werden. Somit hat sich gezeigt, dass eine Biotransformation mit rekombinanten E. coli-
Zellen möglich ist. Für einen kontinuierlichen Prozess ist die Reaktion jedoch schlecht
geeignet: Es müsste kontinuierlich Cofaktor zum Reaktormedium hinzugegeben werden
– und das in hohen Konzentrationen von 1 mM, da das Enzym bei geringeren
Konzentrationen nicht aktiv ist. NADH und NAD + sind jedoch sehr teuer und das
Verfahren wäre wirtschaftlich äußerst unrentabel.
Für einen industriellen Prozess wären die Zellen nur dann interessant, wenn sie
zusätzlich einen Transporter für 2,5-DKG exprimieren würden. Denn dann müssten sie
nicht permeabilisiert werden und es müsste kein Cofaktor zugegeben werden. Diese
Methode war beispielsweise bei einer analogen Umsetzung von D-Fructose zu
D-Mannitol mit Cofaktorregenerierung in rekombinanten E. coli-Zellen erfolgreich: Die
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