Butandiol-Dehydrogenase
# Butandiol-Dehydrogenase

Butandiol-Dehydrogenasen sind Enzyme, welche die Dehydrierung von 2,3-Butandiol zu Acetoin katalysieren. Diese Enzyme gehören zur Familie der Oxidoreduktasen, wobei die Hydroxygruppe als Donator und $NAD^+$ als Akzeptor fungiert. Außerdem nimmt die (R,R)-Butandiol-Dehydrogenase am Metabolismus der Buttersäure teil. Das enantiomere Substrat mit linksgedrehtem Drehsinn wird von der (S,S)-Butandiol-Dehydrogenase umgesetzt.

## Stereoisomere Spezifitäten der 2,3-Butandiol-Dehydrogenasen

2,3-Butandiol weist eine stereoisomere Spezifität auf. Einige Dehydrogenasen oxidieren eine Hydroxygruppe in der D-Konfiguration, während andere Dehydrogenasen eine Hydroxygruppe in der L-Konfiguration oxidieren. Da das meso-2,3-Butandiol Hydroxygruppen in der D-(−)- und L-(+)-Konfiguration beinhaltet, dient es als Substrat für alle (R,R)-Butandiol-Dehydrogenasen. Die Konfiguration von Acetoin, gebildet durch die Oxidation von meso-2,3-Butandiol, hängt davon ab, ob die Hydroxygruppe in der D-(−)- oder der L-(+)-Konfiguration oxidiert ist.

Das Bakterium Bacillus polymyxa beinhaltet die D-(−)-2,3-Butandiol-Dehydrogenase. Die 2,3-Butandiol-Dehydrogenasen der Bakterien Enterobacter aerogenes und Aeromonas hydrophila sind L-(+)-Dehydrogenasen. Bacillus subtilis beinhaltet beide D-(−)- und L-(+)-Dehydrogenasen. Die Konfiguration des Kohlenstoffatoms des 2,3-Butandiols, das nicht oxidiert ist, beeinflusst die Oxidationsrate. Bakterien, die meso-2,3-Butandiol, Natriumacetat oder Natriumlactat für den Energiestoffwechsel verwenden, beinhalten D-(−)-Dehydrogenasen. Bei Enterobacter aerogenes wird die D-(−)-Dehydrogenase bei racemischem Acetoin als Substrat bevorzugt, wohingegen bei der Verwendung von Kohlenhydraten die L-(+)-Dehydrogenase als Substrat bevorzugt wird.

Die Präsenz von verschiedenen Kombinationen von D-(−)- und L-(+)-Dehydrogenasen und Acetoin-Racemasen kann das Auftreten von drei isomeren 2,3-Butandiolen als Endprodukt der Fermentation von Kohlenhydraten erklären.

## Katalysiertes Gleichgewicht

$+$ $NAD^+$ $\ \rightleftharpoons \$ $+$ $NADH/H^+$

(R,R)-2,3-Butandiol wird durch die (R,R)-Butandiol-Dehydrogenase oxidiert und dehydriert. Neben dem Reduktionsäquivalent NADH entsteht hierbei (R)-Acetoin.

+ $NAD^+$ $\ \rightleftharpoons \$ + $NADH/H^+$

(S,S)-2,3-Butandiol wird durch die (S,S)-Butandiol-Dehydrogenase oxidiert und dehydriert. Neben dem Reduktionsäquivalent NADH entsteht hierbei (S)-Acetoin.

## Irreversible Reduktion

(S,S)-Butandiol-Dehydrogenase kann ebenfalls die irreversible Reduktion von Diacetyl zu (S)-Acetoin katalysieren:

+ NADH + $H^+$ $\ \rightarrow \$ + $NAD^+$

