Glukoosioksidaasi

Glukoosioksidaasi on entsyymi, joka katalysoi glukoosin ja eräiden muiden monosakkaridien hapettumista aldonihapoiksi ja niiden laktoneiksi. Entsyymiä esiintyy eräissä kasveissa, sienissä ja bakteereissa. Glukoosioksidaasia käytetään lääketieteellisessä diagnostiikassa verensokerin määrittämiseen ja leipomoteollisuudessa. Glukoosioksidaasin EC-numero on EC 1.1.3.4.

Rakenne ja toiminta
Glukoosioksidaasi on rakenteeltaan kahdesta samanlaisesta alayksiköstä koostuva homodimeeri. Sen molekyylimassa on 13–18 kDa. Entsyymi vaatii toimiakseen koentsyymikseen flaviiniadeniinidinukleotideja (FAD), joita sitoutuu kumpaakin alayksikköön yksi, ja kupari-ioneja. Glukoosioksidaasi toimii parhaiten hieman happamissa olosuhteissa pH:n ollessa 5. Entsyymin isoelektroninen piste on 4,2. Glukoosioksidaasi hapettaa glukoosin glukonihapon laktoniksi eli D-glukono-δ-laktoniksi. Hapettimena reaktiossa toimii happi, joka pelkistyy vetyperoksidiksi. Glukoosin β-anomeeri hapettuu huomattavasti nopeammin kuin α-anomeeri. Glukoosin lisäksi glukoosioksidaasi kykenee hapettamaan myöe eräitä muita sokereita kuten galaktoosia, ksyloosia sekä mannoosia. Myös nitroalkaanit hapettuvat entsyymin vaikutuksesta.

Glukoosioksidaasin katalysoiman reaktion mekanismista ei ole täyttä varmuutta. Eräs esitetty mekanismi on niin kutsuttu ping-pong-mekanismi, jossa on kaksi vaihetta. Näistä vaiheista ensimmäisessä entsyymin ja FAD-molekyylin muodostama hapettuneessa muodossa oleva kompleksi hapettaa sokerimolekyylin laktoniksi ja samalla FAD:n flaviinirakenne pelkistyy. Toisessa vaiheessa flaviinirakenne hapettuu hapen vaikutuksesta takaisin ja happi pelkistyy muodostaen vetyperoksidia.

Käyttö
Käyttökohteisiinsa glukoosioksidaasi eristetään useimmiten Aspergillus niger-homeesta. Lääketieteellisessä analytiikassa glukoosioksidaasia käytetään helppona ja nopeana tapana mitata veren glukoosipitoisuutta. Esimerkiksi monet diabetespotilaiden käyttämät verensokerimittarit perustuvat glukoosioksidaasiin, piparjuuriperoksidaasiin ja hapettuvaan väriaineeseen, joka on tyypillisesti tetrametyylibentsidiini tai 2,2′-atsinobis(3-etyyli-2,3-dihydrobentstiatsolisulfonaatti). Glukoosioksidaasi hapettaa glukoosin, jolloin muodostuu vetyperoksidia, ja peroksidaasi hapettaa vetyperoksidin avulla väriaineen värilliseksi, jonka absorboiman säteilyn määrä voidaan mitata.

Glukoosioksidaasia voidaan käyttää myös elintarviketeollisuudessa. Se parantaa jauhojen säilyvyyttä kuluttamalla happea ja estämällä jauhoja hapettumasta. Reaktiossa muodostuva vetyperoksidi hapettaa gluteenin sisältäviä kysteiiniaminohappoja muodostaen rikkisiltoja kysteiiniaminohappojen välille. Tämä vahvistaa gluteenia ja tekee taikinasta vähemmän tarttuvaa, minkä vuoksi entsyymi on käyttökelpoinen yhdessä ksylanaasien kanssa. Entsyymiä voidaan käyttää myös parantamaan maidon säilyvyyttä ja poistamaan kanamunan valkuaisesta glukoosia ennen albumiinin eristämistä.

Lähteet

Oksidoreduktaasit