Helmholtz-Gemeinschaft
Einflussfaktoren auf die Stabilität und Aktivität der ... - JuSER
Einflussfaktoren auf die Stabilität und Aktivität der ... - JuSER
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Ergebnisse & Diskussion<br />
maximale Inaktivierungsrate zu erreichen. Wie gering dieser Wert ist, verdeutlicht ein<br />
Vergleich mit gelösten DMSO Molekülen im Medium: bei 30 vol% DMSO (ca. 4,22 M) und<br />
20 µg/ml BAL (92,59 nM) beträgt der molare DMSO-Überschuss etwa 1:45 Millionen. Des<br />
Weiteren stützen die Ergebnisse die Annahme, dass wenigstens eine Bindestelle mit hoher<br />
Affinität für die aromatischen Aldehyde in der BAL vorliegt. Die verschiedenen Inaktivierungsraten<br />
mit den diversen Aldehyden könnten dann nicht nur mit unterschiedlichen initialen<br />
Inaktivierungsprozessen sondern auch mit unterschiedlichen Bindungsaffinitäten und ihrem<br />
speziellen Einfluss auf die Konformationsänderung der BAL erklärt werden.<br />
Die in Abhängigkeit vom Aldehydüberschuss ermittelten Inaktivierungsraten sind jeweils auf<br />
ein BAL-Tetramer bezogen. Unter Berücksichtigung, dass die BAL aus vier identischen<br />
Untereinheiten (Monomeren) besteht, wird eine mögliche Bindestelle also vermutlich auch<br />
viermal pro Enzymmolekül vorliegen. Wäre z.B. eine Schiffbasenbildung über einen<br />
spezifischen Lysinrest der BAL an der Inaktivierung beteiligt, liegt dieser Lysinrest vier Mal<br />
pro Enzymmolekül vor (Untersuchungen potentieller Reaktionspartner zur Schiffbasenbildung<br />
siehe Kapitel 4.3.2). Gleiches gilt für eine Interaktion und Inaktivierung der BAL<br />
durch die Aldehyde am aktiven Zentrum. Bezogen auf ein Monomer genügt schon ein<br />
Aldehydüberschuss von 1:625 bis 1:12.500, um die maximale Inaktivierungsrate zu erreichen.<br />
4.3 Möglichkeiten zur Stabilisierung der BAL<br />
Für die Stabilisierung eines Enzyms gibt es verschiedene Ansätze, wie z.B. die Immobilisierung,<br />
Zusatz von stabilisierenden Komponenten wie Bovines Serum Albumin (BSA),<br />
Anpassung der Reaktionsbedingungen (reaction engineering) oder Veränderungen in der<br />
Primärstruktur mittels Mutagenesen (enzyme engineering). Eine Möglichkeit der<br />
Stabilisierung unter Prozessbedingungen konnte in der Vergangenheit durch den Einschluss<br />
der BAL in Polyvinylalkohol (PVA) Kryogelen erreicht werden. Diese stellen eine Art<br />
wässrige Phase für das Enzym dar und wurden für den Einsatz in rein organischen<br />
Lösungsmitteln entwickelt. Mit Hexan als organischem Lösungsmittel konnte eine gute<br />
Lagerstabilität ohne Aktivitätsverlust über eine Woche bei 4 °C erzielt werden. Überraschend<br />
ist aber die hohe Prozessstabilität mit einer Halbwertszeit von 103 Stunden bei guten<br />
Produktausbeuten (Hischer et al., 2005). Die intrinsische Substratkonzentration in den PVA-<br />
Kügelchen betrug bei diesen Versuchen etwa 5 mM (3-Furaldehyd) und die Synthesen<br />
wurden bei 20 °C durchgeführt (Ansorge-Schumacher et al., 2006, Hischer et al., 2005). Die<br />
hohe Stabilität der BAL unter Prozessbedingungen im Vergleich zu wässrig-organischen<br />
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