组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
葡萄糖（glucose）；干扰底物：麦芽糖（maltose）、乳糖（lactose）、木糖（xylose）等；样品基质：体外磷酸盐缓冲液（42 mM sodium phosphate, pH 7.5）
检测原理
PQQ GDH-BSce在PQQ和Ca2+存在下以葡萄糖为底物，催化葡萄糖氧化为葡萄糖内酯，同时PQQ被还原为PQQH2；PMS作为电子载体将还原当量传递给NTB或DCIP。NTB被还原为二甲腙，在570 nm处吸光度升高；DCIP被还原为无色产物，在595 nm处吸光度下降。葡萄糖浓度越高，单位时间内还原产物越多，吸光度变化越大。麦芽糖等双糖也可进入活性中心并被氧化，造成干扰；通过Q126、Q219/F220位点引入极性/带电残基，改变底物口袋构象或静电相互作用，降低麦芽糖结合与催化，从而提高葡萄糖选择性。
检测灵敏度
原文未报告传感器LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
野生型PQQ GDH-BSce比活性为1961 U/mg，pH 5.5–9有活性，最适pH 7.5；37°C活性最高，45°C处理1 h保留80%活性，60°C处理1 h保留27%，65°C几乎失活。其对麦芽糖相对活性为71%，低于PQQ GDH-BAca的87%，但对木糖、阿拉伯糖、乳糖、甘露糖和半乳糖活性更高。突变体Q219K/F220K将麦芽糖活性降至29.3%，比活性1240 U/mg，为野生型63%，催化效率降低约5倍，且热稳定性未下降；Q219E/F220E将麦芽糖活性降至5.2%，但催化效率显著降低。作者认为Q219K/F220K是葡萄糖生物传感器候选酶。
传感器的构成
- 识别/催化元件：PQQ GDH-BSce（PQQ依赖葡萄糖脱氢酶）催化葡萄糖氧化，是潜在生物识别/催化元件
- 辅因子/稳定剂：PQQ与CaCl2，PQQ作为氧化还原辅因子，Ca2+稳定酶二聚体并激活PQQ
- 电子受体/显色读出：PMS、NTB或DCIP，PMS介导电子转移，NTB/DCIP被还原后在570/595 nm产生吸光度变化
中文摘要
本研究从Sorangium cellulosum So ce56中分离获得一种新型吡咯喹啉醌（PQQ）依赖葡萄糖脱氢酶样酶，克隆其推测编码区并在大肠杆菌中过表达，对重组酶进行纯化与表征。重组蛋白表观相对分子质量为63 kDa，与Acinetobacter calcoaceticus的PQQ GDH-B具有43%同源性。在PQQ和CaCl2存在下，该酶对葡萄糖以及多种单糖和双糖具有脱氢酶活性；其pH活性和热稳定性特征表明其可作为葡萄糖生物传感器候选酶。为降低对麦芽糖的非特异性活性，作者基于结构模型在Q126、Q219和F220位点进行理性饱和突变与筛选。最优变体Q219K/F220K的麦芽糖活性较野生型降低59%，催化效率降低约5倍，但比活性仍为野生型的63%，且热稳定性未下降，显示其用于葡萄糖生物传感器的潜力。
英文摘要
A novel pyrroloquinoline quinone dependent glucose dehydrogenase like enzyme (PQQ GDH) was isolated from Sorangium cellulosum So ce56. The putative coding region was cloned, over expressed in E. coli and the resulting enzyme was characterized. The recombinant protein has a relative molecular mass of 63 kDa and shows 43% homology to PQQ GDH-B from Acinetobacter calcoaceticus. In the presence of PQQ and CaCl₂ the enzyme has dehydrogenase activity with the substrate glucose as well as with other mono- and disaccharides. The thermal stability and its pH activity profile mark the enzyme as a potential glucose biosensor enzyme. In order to decrease the activity on maltose, which is unwanted for a potential application in biosensors, the protein was rationally modified at three specified positions. The best variant showed a 59% reduction in activity on maltose compared to the wild type enzyme. The catalytic efficiency (k(cat)/K(M)) was reduced fivefold but the specific activity still amounted to 63% of the wild type activity.