Optimierung des direkten Elektronentransfers von Cellobiose-Dehydrogenase für die Verwendung in einem Glucose-Biosensor der 3. Generation

Die quantitative Bestimmung von Glukose, einer der wichtigsten Metaboliten, hat zahlreiche Anwendungen in der Lebensmittel- und Biotechnologie, sowie der Medizin. Angetrieben durch den enormen Umsatz von 6,1 mrd. $ weltweit (2004) für Blutzuckermeßgeräte sind Glukose-Biosensoren Gegenstand intensiver Forschung. Durch die Etablierung eines direkten Elektonentransfers vom Biokatalysator zur Elektrode könnten einige der Probleme der herkömmlichen amperometrischen Glukose-Biosensoren gelöst werden. Ein Enzym, das die geforderte Eigenschaft des direkten Elektronentransfers aufweist, ist die Cellobiose-Dehydrogenase (CDH), ein extrazelluläres Flavohaemenzym aus Pilzen. Die kürzlich im thermophilen Ascomyceten Myriococcum thermophilum entdeckte CDH unterscheidet sich in einigen Aspekten von den gut untersuchten Basidiomyceten CDHs. Das Enzym kann Glukose sehr gut umsetzen, auch bei einem etwas höherem pH-Wert. Um den Glukose-Biosensor zu verbessern und kommerziell erfolgreich einzusetzen, muß die intramolekulare Elektronentransferrate der M. thermophilum CDH welche die direkte Elektronentransferrate bei neutralem und alkalischem pH beschränkt, erhöht werden. Die Strategie dazu liegt in der Aufklärung des überaus effizienten intramolekularen Elektronentransfermechanismus von T. villosa CDH und der Übertragung ihrer Eigenschaften auf M. thermophilum CDH durch Punktmutationen.