n HISTORISK KEMI Enzymet glucoseoxidase – en status i 100-året for Detlev Müllers opdagelse. Af Jens Ulstrup 1 , Xinxin Xiao 2 , Adam Heller 3 og Ture Damhus 4 1 Institut for Kemi, Danmarks Tekniske Universitet 2 Institut for Kemi og Biovidenskab, Aalborg Universitet 3 1801 Lavaca Street, Apt/11E, Austin, TX 78701, United States 4 2100 København Ø, Danmark (tidligere hos Novozymes til 2019) Den amerikanske biolog Jared Diamond har fremført, at store opdagelser sjæl - dent sker ”strategisk”, fordi der er behov for dem, men fordi “nogen” synes, det er sjovt, og opdagelsen så næsten følger ”af sig selv” (”serendipitivt”). Undtagelser har inkluderet atomvåben, månekap - løbet, i nyere tid måske Power-to-X og genteknologi [1]. Den danske forsker Detlev Müllers opdagelse af enzymet glucoseoxidase (GOx) i 1925, siden af overmåde stor betydning i behandling af diabetes, som mere end en tiendedel af verdens befolkning lider under [2], er et eksempel på en stor serendipitiv opda - gelse. Indtil for nylig var Detlev Müllers opdagelse overset og fejlagtigt tilskrevet andre. Her i 100-året for opdagelsen fortæller vi historien og kommer lidt ind på enzymets egenskaber og mulige anvendelser. Glucoseoxidase er klassifi - ceret af IUBMB som en oxidoreductase EC 1.1.3.4 (se faktaboks 1). Alexander Flemings udvinding af penicillin fra svampetypen Penicillium ruben (en type mug) var ”strategisk” under indflydelse af et stort behov for ikke-toksiske antibiotika efter Første Verdenskrig. Omtrent samtidigt med Fleming opdagede Detlev Müller i 1925, at filtrater (“safter”) fra den alminde - ligt forekommende svamp, Aspergillus niger , udviste bakteriedræbende (bak - tericide) egenskaber. Det baktericide stof viste sig imidlertid senere ikke at være et egentligt molekylært antibioti - kum, men hydrogenperoxid produceret af GOx-katalyseret O 2 -oxidation af glucose: glucose + O 2 → gluconsyre + H 2 O 2 (1) Der foreligger nu, meget senere, tredimensionale GOx-strukturer, der viser, at GOx er en dimer (figur 1). GOx er specifikt katalysator for oxidation af β - D -glucose med et flavincenter (FAD) som aktivt site. GOx anvendes bredt i elektrokemiske og andre typer glucosesensorer til præcis og hurtig bestemmelse af glucose i blodsukker hos diabetespatienter. GOx anses som ”ideelt” biosensorenzym på grund af enzymets glucosespecificitet, høje sta - bilitet og enzymaktivitet [3]. Der findes Figur 1. Til venstre: Tredimensional struktur af dimer af glucoseoxidase (PDB ID: 1GAL). Monomererne markeret i violet og grønt. Hver monomer indeholder en flavinadenindinucleotid-cofaktor (FAD) markeret i gult. Til højre: Øverst FAD i oxideret og nederst i reduceret form (FADH 2 ). GOx-katalyseret O 2 -oxidation af glucose involverer protonkoblet elektronoverførsel (PCET) af to protoner (hydroner) og to elektroner. andre glucoseoxiderende enzymer, men GOx’s specificitet har gjort enzymet til det primære enzymvalg i kommercielle glucosebiosensorer. Med diabetes som en af verdens hyppigst forekommende dårligdomme vil GOx fortsat indtage en vital stilling i diabetesbehandlingen . Detlev Müller og glucoseoxidase 1925-1929 Indtil for ikke så længe siden tilskrev det videnskabelige samfund Otto War - burg, Walter Christian, Vincent Massey og Hugo Theorell opdagelse, isolering, og karakterisering af det ”gule flavo - enzym”, nu kendt som glucoseoxidase GOx, i de tidlige 1930’ere. Ingen af disse store navne synes at have kendt til Detlev Müllers opdagelse af GOx næsten ti år tidligere. I et nyligt arbejde har to af os søgt at vise, at kreditering for GOx’s opdagelse, isolering og første karakterisering rettelig tilkommer Detlev Müller [4]. Under sine fysiologiske studier af gær publicerede 26-årige Detlev Müller i 1925 en note omhandlende sin opda - gelse af det nye enzym GOx i et ikke så udbredt tidsskrift [5]. Han udfældede GOx fra filtrat (”udpresset saft”) fra skimmelsvampen Aspergillus niger ved tilsætning af 2:1 (v/v) ethanol:ether. Efter tørring og opbevaring over CaCl 2 i ekssikkator konstaterede han, at enzym - pulveret bevarede sin enzymaktivitet i månedsvis. Han fulgte enzymaktivite - ten efter opløsning af pulveret i vand, absorption på filtrerpapir og overførsel til en glasbeholder med kviksølvmano - meter. Tilsætning af glucose ledsagedes af O 2 -forbrug og trykfald i manomete - ret. Samtidig faldt opløsningens pH fra 5,5-6,6 til omkring 4,0. I opfølgende studier, blandt andet af forholdet mel - lem forbrugt glucose og O 2 , publiceret i 1928 i et meget bredere læst tidsskrift, Biochemische Zeitschrift [6], konklude - rede Detlev Müller, at den producerede syre var gluconsyre, og at den enzym - katalyserede proces måtte være som i ligning (1). Figur 2 viser Detlev Müller i sit laboratorium i 1931 [7]. I 1929 viste Detlev Müller i endnu et 20 Dansk Kemi, 106, nr. 3, 2025 -
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her