Betreuer| Name: | Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Dietmar Haltrich |
| Herkunftsbetrieb: | |
| 1.Beurteilende*r |
| Name: | Assoc. Prof. Dr. Clemens Karl Peterbauer |
| Herkunftsbetrieb: | |
| 2.Beurteilende*r |
| Name: | Univ.Prof. Dr. Annette Rompel |
| Herkunftsbetrieb: | |
| 1. Berater |
| Name: | Univ.Prof. Mag.rer.nat. Dr.rer.nat. Christian Obinger |
| Herkunftsbetrieb: | |
| 2. Berater |
| Name: | Univ.Prof. Dr. Chris Oostenbrink |
| Herkunftsbetrieb: | |
| Arbeit |
| Typ der Arbeit: | Dissertation |
| Sprache der Arbeit: | Englisch |
| Titel der Arbeit in Originalsprache: | Oxidative half-reaction of Trametes ochracea pyranose 2-oxidase variants with alternative electron acceptors for future biosensor application |
| Titel der Arbeit in deutsch: | Oxidative Halbreaktion von Varianten der T. ochracea Pyranose-2-Oxidase mit alternativen Elektronenakkzeptoren für Anwendung als Biosensoren |
| Titel der Arbeit in englisch: | Oxidative half-reaction of Trametes ochracea pyranose 2-oxidase variants with alternative electron acceptors for future biosensor application |
| Publikationsmonat: | 01.2020 |
| Seitenanzahl: | 129 |
| Online-Katalog der Universitätsbibliothek Bodenkultur |
| AC-Nummer: | AC15614605 |
| Abstract |
| Abstract in Deutsch: | Pyranose 2-Oxidase (POx) gehört zur GMC (Glucose-Methanol-Cholin) Oxidoreduktase-Superfamilie der Flavoenzyme. Jede POx-Untereinheit von etwa 65 kDa enthält einen FAD-Cofaktor und ein aktives Zentrum. POx aus den Pilzen Trametes ochracea (ToPOx) und Phanerochaete chrysosporium sind homotetramere Proteine, während bakterielle POx aus Kitasatospora aureofaciens ein homodimeres Enzym ist. POx katalysiert bevorzugt die Oxidation von äquatorialen OH-Gruppen in C2-Position unterschiedlicher Pyranosen, wobei der entsprechende Ketozucker entsteht. Der vollständige Katalysezyklus von POx erfordert ein Cosubstrat (einen Elektronenakzeptor) wie Sauerstoff, der zu Wasserstoffperoxid reduziert wird. Aufgrund der Reaktivität von POx mit verschiedenen Zuckern wie D-Glucose, D-Galactose und D-Xylose wurde die Nutzbarkeit für bioelektrokatalytische Anwendungen (Biosensor- oder Biobrennstoffzellen) untersucht. Die hohe Aktivität von POx mit mehreren Elektronenakzeptoren wie Chinonen und Metallkomplexionen, die als Vermittler die Effizienz des Elektronentransfers vom aktiven POx-Zentrum zur Elektrode erhöhen, trägt ebenfalls dazu bei. Im Vergleich zum Wildtyp weisen die ToPOx-Varianten T166R, Q448H, L545C und L547R für 1,4-Benzochinon, das Ferroceniumion und 2,6-Dichlorphenolindiphenol (DCPIP) höhere kinetische Konstanten auf. Dies ergab die Analyse der Anfangsgeschwindigkeiten durch „pre-steady-state“ Messungen. POx-modifizierte Graphitelektroden zeigten hohe katalytische Wirkungsgrade durch Cyclovoltammetriemessungen unter Verwendung von D-Glucose als Substrat und in Gegenwart von 1,4-Benzochinon, Ferrocenemethanol, und DCPIP als Mediatoren. |
| Abstract in Englisch: | Pyranose 2-oxidase (POx) belongs to the GMC (glucose-methanol-choline) oxidoreductase superfamily of flavoenzymes. Each subunit of POx of approximately 65 kDa contains one FAD co-factor and one active site. Fungal POx from Trametes ochracea (ToPOx) and Phanerochaete chrysosporium are homotetrameric proteins while bacterial POx from Kitasatospora aureofaciens is a homodimeric enzyme. POx preferentially catalyzes the oxidation of equatorial OH in the C2 of several pyranoses producing the corresponding ketosugar. The complete turnover of POx requires a co-substrate (an electron acceptor) such as oxygen thereby producing hydrogen peroxide. With the activity of POx towards several sugars such as D-glucose, D-galactose, and D-xylose, its feasibility for bioelectrocatalytical applications (biosensor or biofuel cells) has been investigated. The high activity of POx towards several electron acceptors such as quinones and metal complex ions, which act as mediators that increase the efficiency of electron transfer from the active site of POx to the electrode, is also a contributing factor. Compared to the wild-type, ToPOx variants T166R, Q448H, L545C, and L547R showed higher kinetic constants towards 1,4-benzoquinone, ferrocenium ion, and 2,6-dichlorophenolindiphenol (DCPIP) determined from analysis of pre-steady-state kinetics of the corresponding oxidative half-reactions. POx-modified glassy carbon electrodes showed high catalytic efficiencies through cyclic voltammetry measurements using D-glucose as substrate and in the presence of 1,4-benzoquinone, ferrocenemethanol, and DCPIP as mediators. |
| Schlagworte |
| Schlagwörter Deutsch: | Pyranose oxidase
bioelektrokatalytik
Oxidative Teilreaktion
Biotreibstoff
Biosensoren
GMC Oxidoreduktase |
| Schlagwörter Englisch: | Pyranose oxidase
Bioelectrocatalysis
Biofuel cells
Oxidative half-reaction
Biosensors
GMC oxidoreductase |
| Sonstiges |
| Signatur: | D-21525 |
| Organisationseinheit, auf der die Arbeit eingereicht wird: | H75200 Institut für Lebensmitteltechnologie |
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