Кіріспе
Ферменттер класы. Глюкоза оксидаза ферменті (GOx немесе GOD), сондай-ақ нотатин (EC нөмірі 1.1.3.4) деп аталатын, глюкозаның сутек пероксиді мен D-глюконо-δ-лактонға тотығуын катализдейтін оксидоредуктаза. Бұл ферментті белгілі бір саңырауқұлақтар мен жәндіктер өндіреді және оттегі мен глюкоза болғанда антибактериялық активтілік көрсетеді. Глюкоза оксидаза дене сұйықтықтарындағы (медициналық тестілеулерде), өсімдік шикізатында және тамақ өнеркәсібінде еркін глюкозаны анықтау үшін кеңінен қолданылады. Оның биотехнологияда көптеген қолданыс салалары бар, әсіресе биохимиялық ферменттік талдаулар, соның ішінде нанотехнологиядағы биосенсорлар. Оны алғаш рет 1928 жылы Детлев Мюллер Aspergillus niger-ден бөліп алған.
The glucose oxidase enzyme (GOx or GOD) also known as notatin (EC number 1.1.3.4) is an oxidoreductase that catalyses the oxidation of glucose to hydrogen peroxide and D glucono δ lactone. This enzyme is produced by certain species of fungi and insects and displays antibacterial activity when oxygen and glucose are present. Glucose oxidase is widely used for the determination of free glucose in body fluids (medical testing), in vegetal raw material, and in the food industry. It also has many applications in biotechnologies, typically enzyme assays for biochemistry including biosensors in nanotechnologies. It was first isolated by Detlev Müller in 1928 from Aspergillus niger.
Функция
Бірнеше саңырауқұлақтар мен жәндіктер глюкоза оксидазасын синтездейді, ол сутек пероксидін өндіреді, ал ол бактерияларды өлтіреді. Нотатин, П. notatum-нан басқа саңырауқұлақтардан алынған Пенициллин B және глюкоза оксидаза ферменттерімен бірдей екені анықталды; қазір ол жалпы түрде глюкоза оксидаза деп белгілі. In vivo сынақтарында нотатин кеміргіштерді Streptococcus haemolyticus, Staphylococcus aureus немесе сальмонелладан қорғауға тиімді емес екені және кейбір дозаларда тіндерге ауыр зақым келтіргені көрсетілді.
Құрылымы
GOx – 3D құрылымы анықталған димерлі ақуыз. Глюкоза байланысатын белсенді орын терең қалтада орналасқан. Фермент, көптеген жасушадан тыс әрекет ететін ақуыздар сияқты, көмірсутегі тізбектерімен қапталған. GOx – 160 кДа молекулалық салмағы бар глюкозаны тотықтыратын фермент. Ол – әрқайсысы 80 кДа салмақты екі суббүлімнен тұратын димерлі гликопротеин. Белсенді орындағы флавинаденин динуклеотиді (FAD) ақуыз қабығының ішінде шамамен 1,5 нм тереңдікке енген және бастапқы электрон қабылдағыш ретінде қызмет етеді.
Механизм
pH 7 кезінде глюкоза ерітіндіде 63,6% β D глюкопираноза және 36,4% α D глюкопираноза түрінде циклдік гемиацеталь түрінде болады, ал сызықтық және фураноза түрінің үлесі мардымсыз. Глюкозооксидаза β D глюкопиранозаға ғана ерекше байланысады және α D глюкозаға әсер етпейді. Ол ерітіндідегі барлық глюкозаны тотықтырады, себебі реакция барысында α және β аномерлері арасындағы тепе-теңдік β түріне қарай жылжиды. Содан кейін FADH− соңғы электрон қабылдағыш – молекулалық оттегі (O2) арқылы тотықтырылады, себебі оның тотығу потенциалы жоғары. O2 одан кейін сутек пероксидіне (H2O2) дейін тотықсыздандырылады.
Глюкозаны бақылау
Глюкоза оксидазасы кеңінен қолданылады, ол пероксидаза реакциясымен байланыстырылып, түзілген H2O2-ны колориметриялық түрде көрсетеді. Бұл диагностика үшін сарысуда немесе қан плазмасындағы бос глюкозаны анықтауға, спектрометриялық талдауларды қолмен немесе автоматтандырылған процедуралармен, тіпті қолданылатын жердегі жылдам талдаулармен қолдануға мүмкіндік береді. Осыған ұқсас талдаулар ферментациядағы глюкоза деңгейін, биореакторларды бақылауға және өсімдік шикізаты мен тағамдық өнімдердегі глюкозаны бақылауға да мүмкіндік береді. Глюкоза оксидаза талдауында глюкоза алдымен глюкоза оксидазасының катализімен тотығып, глюконат пен сутек пероксидін түзетіп шығарады. Сутек пероксиді содан кейін хромогенмен тотығу арқылы байланысып, спектроскопиялық өлшеуге болатын түсті қосылыс түзеді. Мысалы, сутек пероксиді, 4-аминоантипирен (4 ААП) және фенол пероксидазаның қатысуымен 505 нм-де өлшенетін қызыл квиноэминин бояуын түзетіп шығарады. 505 нм-дегі сіңіру үлгідегі глюкоза концентрациясына пропорционалды. Ферменттік глюкоза биосенсорлары глюкозаны тотықтыру үшін қажетті электрондарды алу үшін O2 орнына электродты пайдаланады және глюкоза концентрациясына пропорционалды электрондық ток тудырады. Бұл технология диабетпен ауыратын адамдардың қан сарысуындағы глюкоза деңгейін бақылау үшін қолданатын бір реттік глюкоза сенсор жолақтарының негізі болып табылады.
Тамақтарды консервілеу
Өндірісте GOx өзінің тотығу әсерінің арқасында қоспа ретінде қолданылады: ол нан пісіруде қамырды күшті етуге көмектеседі, бромат сияқты тотықтырғыштарды алмастырады. Сондай-ақ, ол тағамдық консервант ретінде қолданылады, таңдалған тағамдардан, мысалы кептірілген жұмыртқа ұнтағынан, оттегі мен глюкозаны алып тастауға көмектеседі, бұл қажетсіз қоңырдану мен жағымсыз дәмнің пайда болуын болдырмайды.
Жараны емдеу
"Flaminal Hydro" сияқты жараны күтіп-ұстау өнімдері глюкоза оксидазасы және басқа да компоненттерді қамтитын, тотықтырушы агент ретінде қолданылатын альгинат гидрогелін пайдаланады.
Клиникалық сынақтар
Глюкоза оксидазасы мен глюкозаны араластыратын клапанды құрылғыдағы қаптан шығарылатын мұрынға шашыратылатын спрей 2016 жылы жалпы суық тиюдің алдын алу және емдеу мақсатында клиникалық сынақтардан өтті.