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细胞色素作为电子穿梭从 FAD 依赖性葡萄糖脱氢酶到电极
Electrochimica Acta ( IF 5.5 ) Pub Date : 2023-04-30 , DOI: 10.1016/j.electacta.2023.142485
Franziska Schachinger , Stefan Scheiblbrandner , Kwankao Karnpakdee , Erik Breslmayr , Su Ma , Roland Ludwig
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更新日期:2023-05-05
Electrochimica Acta ( IF 5.5 ) Pub Date : 2023-04-30 , DOI: 10.1016/j.electacta.2023.142485
Franziska Schachinger , Stefan Scheiblbrandner , Kwankao Karnpakdee , Erik Breslmayr , Su Ma , Roland Ludwig
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细胞色素是一大类众所周知的电子转移蛋白,但只有极少数用于生物电化学,例如用作生物催化剂和电极之间的电子穿梭。在那里,如果细胞色素的结构和电化学特性合适,它们会产生人工电子转移途径。被认为合适的细胞色素很小,具有暴露的血红素辅助因子、合适的氧化还原电位、电化学可逆氧化还原过程、足够的蛋白质生产以及其他酶和血红蛋白之间的快速电子转移。在筛选的 850 种血红蛋白中,有 58 种细胞色素满足电子穿梭功能的要求。它们可以分为五个不同的蛋白质折叠。四个代表性的b型和三个c型型细胞色素被选择用于进一步分析。在大肠杆菌或Komagataella phaffii中获得的蛋白质产量为 0.075 至 375 mg L -1。确认了所有细胞色素的 1-硫代甘油功能化金电极的电化学可逆性。与 pH 7.0 时的 SHE 相比,pH 依赖性氧化还原电位范围为 -50 mV 至 +298 mV。使用生物催化剂 FAD 依赖性葡萄糖脱氢酶 (GDH) 测试了电子布线能力。通过分光光度法和安培法监测 GDH 对细胞色素的还原作用。c型细胞色素从 GDH 中摄取电子的速度比b 型快型细胞色素。细胞色素/GDH 界面处的互补表面电荷不是快速电子转移的预测因素,而是辅助因子氧化还原电位的较高差异。这项研究支持设计具有高电子转移率的生物电催化剂,这对第三代生物传感器和直接生物电催化具有重要意义。

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