Lisa Bretschneider, Ingeborg Heuschkel, Afaq Ahmed, Katja Bühler, Rohan Karande, Bruno Bühler
Abstract
Cyclohexanon-Monooxygenase (CHMO), ein Mitglied der Baeyer-Villiger-Monooxygenase-Familie, ist ein vielseitiger Biokatalysator, der die Umwandlung von cyclischen Ketonen zu Lactonen effizient katalysiert. In dieser Studie wurde ein aus Acidovorax stammendes CHMO-Gen in Pseudomonas taiwanensis VLB120 exprimiert. Nach der Reinigung wurde das Enzym in vitro charakterisiert und zeigte ein breites Substratspektrum und eine Umwandlung von bis zu 100 % in 6 Stunden. Darüber hinaus haben wir die Cyclohexanon-Umwandlungskinetik für verschiedene CHMO-Biokatalysatorformate bestimmt und verglichen, d. h. isoliertes Enzym, suspendierte ganze Zellen und Biofilme, wobei die beiden letzteren auf rekombinantem CHMO-haltigem P. taiwanensis VLB120 basieren. Biofilme zeigten im Vergleich zu den entsprechenden KM- und kcat-Werten von isoliertem CHMO weniger günstige Werte für KS (9,3-fach höher) und kcat (4,8-fach niedriger), aber einen günstigen KI-Wert für Cyclohexanon (5,3-fach höher). Die ungünstigen KS- und kcat-Werte stehen im Zusammenhang mit Stoffübergangs- und möglicherweise Heterogenitätsproblemen und erfordern weitere Untersuchungen und technische Maßnahmen, um das hohe Potenzial von Biofilmen hinsichtlich der Prozessstabilität auszuschöpfen. Suspensionen zeigten nur einen 1,8-fach höheren KS-Wert, aber einen 1,3- und 4,2-fach höheren kcat- und KI-Wert als isolierte CHMO. Zusammen mit der effizienten NADPH-Regeneration über den Glukosestoffwechsel macht dies dieses Format aus kinetischer Sicht sehr vielversprechend.