Glucose oxydase

La glucose oxydase (GOx, GOD) est une enzyme oxydo-réductase (EC 1.1.3.4) qui catalyse l'oxydation du glucose en peroxyde d'hydrogène et en D-glucono-δ-lactone. Dans les cellules, il participe à cliver les sucres (oses), notamment le saccharose (Glc-Fru) en métabolites.

La GOx est largement utilisée pour déterminer le glucose libre dans les fluides corporels (diagnostic), et dans les aliments (industrie). Elle a de nombreuses applications en biotechnologies, typiquement les tests enzymatiques de biochimie. Elle est le plus souvent extraite d'Aspergillus niger.

La GOx est une protéine dimèrique contenant des carbohydrates, dont la structure 3D est élucidée. Le site actif où le glucose se lie est une poche profonde.

La glucose oxydase se lie spécifiquement au β-D-glucopyranose (forme hemiacetal du glucose). Il n'agit pas sur l'α-D-glucose, mais est capable d'agir sur le glucose, car en solution le glucose est sous forme cyclique (à pH7: 36.4M de β-D-glucose et 63.6% de α-D-glucose, 0.5% sous forme linéaire) et car l'oxydation déplace l'équilibre vers le β-D-glucose.

La GOx catalyse l'oxydation du β-D-glucose en D-glucono-1,5-lactone, qui ensuite s'hydrolyse en acide glucuronique. (Km = 33-110 mM; 25°C; pH 5.6)

La catalyse requiert un cofacteur, la Flavine Adénine Dinucléotide (FAD, un composant majeur d'oxydation-réduction dans les cellules. Le FAD sert d'accepteur d'électron initial, il est réduit en FADH₂ qui sera re-oxydé en FAD (régénération) par l'oxygène moléculaire (O₂, plus réducteur que le FAD). L'O₂ est enfin réduit en peroxyde d'hydrogène (H₂O₂).

La glucose oxydase est largement utilisée, couplée à une réaction de la péroxydase (POD, HRP) qui visualise la formation d'H₂O₂, et donc permet de doser le glucose libre, ceci dans le sérum où le plasma en diagnostique clinique . Le test spectrométrique du dosage par la glucose oxydase est manuel ou automatisé, et existe en tests rapides au chevet du patient.

Ce test est aussi réalisé par des méthodes nanotechnologiques, avec des biosenseurs: ces capteur détectent le nombre d'électrons qui passent au travers de l'enzyme connectée à une électrode. Ceci peut servir le control qualité en industrie comme le suivi médical du diabète.

En fabrication par ailleurs, la GOx est utilisée comme additif pour son potentiel d'oxydo-réduction : en boulangerie, il rend la pâte plus ferme, remplacant des oxydants comme le bromate et l'acide ascorbique. Il sert aussi à éliminer l'oxygène en emballage alimentaire, et le D-glucose du blanc d'oeuf pour éviter le brunissement (Réaction de Maillard)

La glucose oxydase est présente dans le miel ou il agit comme agent naturel de préservation, réduisant l'oxygène atmosphérique en peroxyde d'hydrogène, qui détruit les bactéries. On retrouve cette activité bactéricide dans diverses cellules (champignons, cellules immunitaires).

La Notatine, extraite de Penicillium notatum, fut initiallement appelée Penicilline A, mais rénommée pour éviter la confusion avec la penicilline.. A présent, la notatine est considérée identique à la Penicilline B et la glucose oxydase.