Effect of Methionine Sulfoximine in nitrogenase activity by ammonia and glutamine in Rhodopseudomonas sphaeroides

암모니아와 glutamine에 의한 Rhodopseudomonas sphaeroides의 질소 고정 효소활성에 미치는 Methionine Sulfoximine의 영향

The effect of ammonia and glutamine on nitrogenase activity of Rhodopseudomonas sphaeroides was examined. The nitrogenase activity of this strain was inhibited by ammonia and glutamine. When ammonia and glutamine were exhausted, nitrogenase activity promptly resumed at its original rate. Methionine sulfoximine (MSX), irreversible glutamine synthetase (GS) inhibitor, is a structural analogue of glutamate. MSX was used in order to know whether the nitrogenase activity was inhibited by ammonia and glutamine directly or not. The ability of MSX to prevent nitrogenase switch-off by ammonia was found to be dependent upon the phase of culture. When the cells were sampled after 12 hour culture, $500{\mu}M$ MSX would not prevent the nitrogenase switch-off by ammonia. Twenty one percents of GS actibity was inhibited by $500{\mu}M$ of MSX and concentration of released ammonia decreased. But nitrogenase activiy was still inhibited by ammonia. However, nitrogenase switch-off after 20 hours would be prevented by $100{\mu}M$ of MSX. On the other hand, GS activity was ingibited completely by $100{\mu}M$ MSX and concentration of released ammonia somewhat increased. But nitrogenase activity was not inhibited. The data indicated that the inhibition of in vivo nitrogenase actibity of Rp. sphaeroides by ammonia seemed to be mediated by products of ammonia assimilation rather than by ammonia itself.

광합성 세균인 Rhodopsedomonas sphaeroides의 질소 고정 효소 활성에 미치는 암모니아와 glutamine의 영향을 조사하였다. 그 결과 RP. sphaeroides의 질소 고정 효소 활성은 암모니아와 glutamine에 의해 저해를 받았으며, 이들의 저해는 암모니아와 glutamine이 다 사용된 후에는 질소 고정 효소의 활성이 되살아나는 가역적인 반응이었다. glutamine synthetase의 활성을 비가역적으로 저해하는 methionine sulfoximine (MSX)를 사용하여 암모니아와 glutamine이 직접 질소 고정 효소의 활성을 저해하는지를 일아보았다. 암모니아에 의한 질소 고정 효소의 switch-off에 미치는 MSX의 영향은 균의 배양 시기에 의존함을 알 수 있었다 . 12시간 배양한 경우, $500{\mu}M$ NH,Cl에 의해 질소 고정 효소는 저해를 받았으며, $500{\mu}M$의 MSX를 주가로 처리하였을 경우, GS는 21% 저해를 받았으며, 이때 유리된 암모니아의 량은 감소하였고, 질소 고정 효소의 활성은 회복되지 않았다. 그러나 20시간 배양한 경우, $500{\mu}M$ NH,CI을 처리한 후 $100{\mu}M$ MSX플 첨가하면, GS의 활성은 완전히 저해되고, 유리된 암모니아의 량은 약간 증가하였으나 질소 고정 효소의 활성의 저해는 MSX에 의해 회복되었다. 따라서 Rp. sphaeroides의 경우, in vivo 상태에서 암모니아에 의한 질소 고정 효소의 활성 저해는 암모니아 자체에 의한 것이 아니라 암모니아 동화산물에 의한 것임을 알 수 있었다.