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4.6. Enzymkinetiken
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In allen theoretischen Reaktorberechnungen wurde im Folgenden ein prozentualer
Faktor einbezogen, der berücksichtigt, wie viel Aktivität das Enzym in der jeweiligen
Lösung durch die Anwesenheit von Gluconat oder 2-KG verliert.
4.6.1.4 Zusammenfassung: Kinetik der 2,5-DKGR
Die Reduktion von 2,5-DKG mit NADH als Cofaktor ist relativ schlecht untersucht. In
vielen Arbeiten wird berichtet, dass keine Reaktion beobachtet wurde und das Enzym
NADH daher generell nicht akzeptiert [Sonoyama et al. 1987b]. Oft heißt es zwar, dass
NADPH um den Faktor 170 vor NADH bevorzugt wird, doch detaillierte kinetische
Daten sind nicht angegeben [Miller et al. 1987]. Im Rahmen dieser Arbeit konnte
gezeigt werden, dass die Reduktase auch mit NADH aktiv ist, die beobachteten
Aktivitäten stehen denen mit NADPH als Cofaktor in nichts nach. Der K M -Wert für
NADH ist jedoch 500mal so hoch; es muss in Konzentrationen von mindestens
1 mmol/L vorliegen, damit eine Reaktion beobachtet wird.
Eine Substratüberschussinhibierung des Enzyms durch hohe Mengen 2,5-DKG wurde
bisher noch nicht beschrieben, ist aber offensichtlich. Einen Überblick über alle
kinetischen Konstanten gibt Tabelle 4.7.
Tabelle 4.7: Kinetische Konstanten für 2,5-DKGR im Vergleich zu Literaturwerten
Diese Arbeit
NADPH
als Cofaktor
[Miller et al.
1987]
Diese Arbeit
NADH
als Cofaktor
Literatur
v max / U · mg -1 17,5 16,8 37,3 n.a.
K M NAD(P)H / mM 2,6 · 10 -3 10 · 10 -3 1,3 n.a.
K M 2,5-DKG / mM 10,8 26 67,6 n.a.
K i NAD(P) / mM 8,1 · 10 -3 26 · 10 -3 2,5 n.a.
K i 2,5-DKG / mM 21,0 n.d. 39,5 n.a.
Ein industrieller Prozess, in dem Cofaktorkonzentrationen von einigen mmol/L
eingesetzt werden müssen, um ein Bulkprodukt wie Vitamin C herzustellen, ist
natürlich extrem unrentabel, selbst wenn eine Cofaktorregenerierung stattfindet. Erst
wenn es anderen Gruppen gelungen ist, eine 2,5-Diketogluconatreduktase zu finden
oder durch Protein Engineering zu erzeugen, deren K M -Wert für NADH sehr viel
kleiner ist, wird ein Prozess mit isolierter 2,5-DKGR und NADH zur Produktion von
2-KLG interessant.
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