Войти
  | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Номер EC | 1.17.5.2 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Представление IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Запись BRENDA | ||||||||
| ExPASy | Представление NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Запись KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| PRIAM | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| |||||||||
кофеиндегидрогеназа, обычно называемая в научной литературе кофеиноксидазой, ( EC 1.17.5.2 ) представляет собой фермент с систематическим названием кофеин: убихинон оксидоредуктаза. Фермент наиболее известен своей способностью непосредственно окислять кофеин, разновидность метилксантина, до триметиллуровой кислоты. Кофеиндегидрогеназа может быть обнаружена у бактерии Pseudomonas sp. CBB1 и у нескольких видов в пределах родов Alcaligenes, Rhodococcus и Klebsiella.
Кофеиндегидрогеназа, обнаруженная у Pseudomonas sp. CBB1 представляет собой гетеротример со структурой αβγ и кодируется геном cdhA. Альфа-субъединица - самая большая из трех, а гамма-субъединица - самая маленькая. Молекулярные массы альфа-, бета- и гамма-субъединиц составляют 90,0 кДа, 40,0 кДа и 20,0 кДа соответственно. Однако кофеиндегидрогеназа также была обнаружена как мономерная структура у Alcaligenes sp. штамм CF8 (65 кДа) и Rhodococcus sp.-Klebsiella sp. консорциум смешанных культур. Отмечено, что гетеротример похож на ксантиндегидрогеназу, обнаруженную у Veillonella atypica.
По сравнению с N-демилазами, другим классом ферментов, разлагающих кофеин, кофеиндегидрогеназа не требует использования кислорода, НАД или НАДФ в качестве акцепторов электронов. Вместо этого кофеиндегидрогеназа использует дихлорфенол, индофенол, кофермент Q0 и цитохром с в качестве акцепторов электронов. Было отмечено, что кофеиндегидрогеназа также является более стабильной.
Кофеиндегидрогеназа отвечает за катализирование окисления кофеина непосредственно до триметилуровой кислоты, а фермент использует кофермент Q0, также известный как убихинон, как акцептор электронов. Это достигается путем включения атома кислорода из молекулы воды в положение C-8, и общую реакцию можно увидеть в следующей химической реакции :
кофеин + убихинон (Q0окс) + H 2O 
1,3,7-триметилуриновая кислота + убихинол (Q0красный) Фермент специфичен для кофеина, менее активен в отношении теобромин и не действует на ксантин. Продукт стехиометрически получают из кофеина при молярном соотношении 1: 1, побочный продукт - пероксид водорода - отсутствует. Активность фермента оптимальна при pH 7,0 в 50 мМ калий-фосфатном буфере, и активность увеличивается линейно с 298 K до 339 K.
Триметилуриновая кислота может вступать в катаболический путь пурина и далее разрушаться вниз на другие полезные соединения. Сообщалось, что триметилуриновая кислота далее распадается на 3, 6, 8-триметилаллантоин под действием покоящихся клеток в смешанной культуре Rhodococcus и Klebsiella.
Кофеин (1,3,7- триметилксантин), субстрат в указанной выше реакции, представляет собой пуриновый алкалоид, обнаруженный в различных видах растений, таких как кофе, какао, кола и чайные листья. Кофеин также используется в качестве сердечного, неврологического и респираторного стимуляторов. Из-за того, что кофеин широко распространен в современном мире в виде напитков, продуктов питания и лекарств, он стал одним из основных отходов агропромышленного комплекса в мире. Таким образом, кофеин стал более заметным в поверхностных водах, грунтовых водах и сточных водах во всем мире. Помимо того, что он вызывает привыкание, он также вызывает неблагоприятные последствия для здоровья, такие как нерегулярный сон, повышение артериального давления, учащенное сердцебиение и беспокойство.
Декофеинин традиционно рекомендуется для снижения уровня кофеина содержится в продуктах питания и напитках, но удаление кофеина с помощью физико-химической обработки является дорогостоящим и может привести к образованию других отходов, которые могут потребовать дополнительной обработки. Таким образом, микробная биопереработка стала более привлекательной, поскольку рассматриваются бактерии, способные метаболизировать кофеин. В частности, бактерии, содержащие кофеиндегидрогеназу, были признаны полезными для обработки кофеина в агропромышленных отходах кофейной мякоти и шелухи, которые затем можно использовать для кормления сельскохозяйственных животных. Кроме того, кофеиндегидрогеназа, обнаруженная в разновидностях Alcaligenes CF8, может быть полезна при обработке отходов и разработке биосенсоров.
Кофеиндегидрогеназа, когда в присутствии красителя тетразолий, оказывается подходит для обнаружения кофеина в кофе, газированных напитках и молоке из-за его высокой специфичности для кофеина. Таким образом, он использовался для оценки уровня кофеина в фармацевтических препаратах. Однако было отмечено, что кофеиндегидрогеназа не будет полезна для выделения промежуточных продуктов метилксантина, имеющих фармацевтическую ценность, поскольку реакция является только одностадийной.
