Helmholtz-Gemeinschaft

Einleitung
veränderter pK S -Wert für den hochkonservierten Glutaminrest, welcher als Protonenakzeptor
im Katalysezyklus dient, für die veränderten pH-Aktivitäten als eine mögliche Ursache
vermutet (Schmidt et al., 2009).
Die höchste Aktivität der BAL konnte bei einer DMSO-Konzentration von 25% und einem
pH von 9,2 ermittelt werden (Schmidt et al., 2009). Bei der Betrachtung solcher Daten, sollte
aber stets beachtet werden, dass der pH-Wert eigentlich nur für rein wässrige Lösungen
definiert ist. Durch Zugabe von Kosolventien können z.B. Dissoziationskonstanten von
Säuren sowie Abschirmungsverhalten der Lösung von Protonen verändert sein. Fehlerraten
bei der Messung der pH-Werte sind zusätzlich durch einen langsameren Protonenfluss erhöht.
So können pH-Messungen zur besseren Vergleichbarkeit in wässrig-organischen Systemen
nützlich sein, können aber nicht uneingeschränkt mit pH-Werten in rein wässrigen Systemen
gleichgesetzt werden (Frant, 1995). Auch könnten verschiedene Methoden zur Bestimmung
des pH-Wertes, wie z.B. die Kalibrierung der pH-Elektrode mit oder ohne DMSO im
Kalibrierpuffer oder die Wahl der Elektrode zu unterschiedlichen Messwerten führen. In
diesem Fall jedoch bieten die Messungen von Schmidt (Schmidt et al., 2009) eine mögliche
Erklärung für die verschiedenen publizierten pH-Optima für die Carboligation von
Benzaldehyd im Bereich von pH 8-9,5 (Kapitel 1.4.4.3).
Beim Vergleich der kinetischen Messungen zur Bestimmung von V max und K M kann für die
Carboligation von Benzaldehyd durch die BAL mit DMSO ein längerer linearer Anstieg der
Reaktionsrate in Abhängigkeit von der Substratkonzentration verzeichnet werden als in
Puffer. D. h. in reinem Puffer wird bereits bei geringen Substratkonzentrationen (ca. 30 mM
Benzaldehyd) eine Sättigung der Reaktion erreicht (Janzen, 2002, Kokova et al., 2009, Kühl,
2009). Bei Zugabe von 10 bzw. 30 vol% DMSO ist bei 60 mM Benzaldehyd noch keine
Sättigung zu verzeichnen (Kokova et al., 2009, Kühl, 2009). So wird durch den Einsatz von
DMSO sowie dem Einsatz größerer Substratkonzentrationen die maximale Reaktionsrate um
etwa das 2-4 Fache erhöht (k cat: 35 s -1 in Puffer und 78 s -1 mit 10 vol% DMSO) (Kokova et
al., 2009); (V max : 161 U/mg in Puffer und 447 U/mg mit 30 vol% DMSO) (Kühl, 2009).
Allerdings ist zu Bedenken, dass bei diesen Untersuchungen die pH-Verschiebung nach
Zugabe von DMSO nicht berücksichtigt wurde. Mittels NMR-Analysen konnte aber bestätigt
werden, dass die Produktfreisetzung mit DMSO gegenüber Puffer ohne Kosolvents begünstigt
ist und es sich bei der erhöhten Reaktionsrate um einen echten kinetischen Effekt durch die
Zugabe von DMSO handelt (Kokova et al., 2009).
31