The Role of G protein in the Activation of Phospholipase C from Bovine Brain

소의 뇌조직 Phospholipase C의 활성화에 미치는 G-단백질의 역할

  • Kim, Jung-Hye (Department of Biochemistry College of Medicine, Yeungnam University) ;
  • Lee, Dong-Jin (Department of Neurology College of Medicine, Yeungnam University) ;
  • Byun, Yeung-Ju (Department of Neurology College of Medicine, Yeungnam University)
  • 김정희 (영남대학교 의과대학 생화학교실) ;
  • 이동진 (영남대학교 의과대학 신경과학교실) ;
  • 변영주 (영남대학교 의과대학 신경과학교실)
  • Published : 1992.12.30

Abstract

The objective of the present study was to identify the characteristics of phospholipase C (PLC) isozymes purified from bovine brain and to investigate their interrelationship with G protein. The purified PLC isozymes ${\beta}$, ${\gamma}$ and ${\delta}$ were obtained and the characteristics of PLC activity on various concentrations of free $Ca^{2+}$ were observed. The activity of PLC was increased with increasing $Ca^{2+}$ concentration and the activity PLC ${\delta}$ was increased higher in the presence of phosphatidyl choline(PC) than in the abscence of PC. For vesicle formation as the structure of cell membrane, cholic acid and deoxycholic acid as detergent on phosphatidylinositol bisphosphate($PIP_2$) substrate containing PC were used, and then the activity of PLC isozymes were increased with increasing concentration of cholate, from 0.2% to 1% and were increased slightly in deoxycholate. In the $PIP_2$ containing phospholipid and glycolipid as brain extract, the activity of PLC isozymes were checked in 0.2%-1% cholic acid. The activities of PLC isoyzmes were continuously increased up to 1% cholic acid. The quantitation of PLC isozymes from several bovine organs by radioimmunoassay was made. Brain was the most sufficient organ in terms of amount of PLC ${\beta}$and ${\delta}$. A large amount of PLC ${\delta}$ was existed in adrenal gland. The binding capacity of GTPrS and G protein was observed and other observations of the binding effect of GTPrS-G protein and PLC monoclonal Ab-Protein A from tissue homogenate with PLC were made. From the observation the binding capacity was revealed the range of 0.11%-1.49%. The effects of each type of G protein on the percent activity of purified PLC isozymes were observed. From the observation, activities of isozymes were increased in $Go{\alpha}$ & Gmix, and the activities of PLC ${\beta}$ and ${\delta}$ were increased in $G{\beta}{\gamma}$ and $Gi{\alpha}$. Activities of PLC ${\beta}$ and ${\gamma}$ were decreased in $Gt{\alpha}$ but PLC ${\delta}$ increased.

소의 중추신경계의 신경전달인자에 의한 세포막에서의 정보전달 과정에 관여하는 PLC 활성화에 G-단백질의 관여 여부를 관찰하기 위하여 소의 뇌조직의 PLC ${\beta}$, ${\gamma}$${\delta}$를 얻어 각 isozyme의 특성을 관찰하였다. 기질용액에 phosphatidyl choline(PC)을 첨가시 PLC 각 isozyme 마다 정도의 차이는 있으나 증가 양상을 보였으며 PLC ${\delta}$$100{\mu}M$ $Ca^{2+}$ 농도에서 높은 활성도 증가를 보였다. 세포막 소포체를 형성하기 위하여 $PIP_2$기질과 PC에 detergent로 cholate와 deoxycholate 농도에 따른 PLC 효과 관찰에서 cholate 농도 0.2%에서 1%까지 증가할 때 효소 활성도의 지속적인 상승이 관찰되었고, deoxycholate는 농도가 0.2%에서 높았다가 0.4%에서 낮아졌고 1%까지 증가함에 따라 PLC 효소 활성도는 약간 증가하였다. 기질액에 뇌추출액을 첨가하여 cholic acid 농도에 따른 PLC의 효과를 관찰한 결과 cholic acid 농도 0.2%에서 보다 1%에서 각 isozyme 모두에서 PLC활성도가 증가하였다. 소의 여러 장기에서 PLC isozyme의 분포정도를 방사면역측정방법으로 관찰하였을 때 뇌조직에 가장 많이 분포하고 있으며 특히 PLC ${\beta}$, ${\gamma}$가 많았고, PLC ${\delta}$는 부신에서 가장 많이 분포하였다. 다음으로 PLC ${\beta}$는 부신과 위, PLC${\gamma}$는 부신과 폐순이었다. PLC 효소가 활성화될 때 G-단백질의 관여 여부에 관하여 cholate 0.2%와 0.1%에서 G-단백질과 GTPrS 및 PLC의 결합정도의 관찰은 조직분쇄시료를 소의 뇌 및 부신조직을 이용하여 $^{35}S$-GTPrS 첨가시와 단세포군 항체를 이용한 경우 모두에서 1.49% 이하의 낮은 결합 정도를 관찰하였다. 그래서 정제된 PLC isozyme과 G-단백질 $Go{\alpha}$, $G{\beta}{\gamma}$, Gmix, $Gi{\alpha}$$Gt{\alpha}$ 각각에 대한 효과 관찰에 서 $Go{\alpha}$$G{\beta}{\gamma}$는 PLC ${\beta}$${\delta}$의 활성도를 증가시켰고, PLC ${\gamma}$는 별 영향이 없었으며 Gmix에서는 세효소 모두 증가시켰다. $Gi{\alpha}$는 PLC ${\beta}$${\gamma}$에서만 증가하였다. $Gt{\alpha}$는 PLC ${\beta}$${\gamma}$에서 억제하였고 PLC ${\delta}$에서는 증가 양상을 보였다. 그러므로 PLC 활성화에 G-단백질의 관여가 인지되며 PLC isozyme과 G-단백질의 종류에 따라 대개의 경우 증가하는 경향이나 일부는 억제 내지는 별 영향이 없는 것으로 나타났다.

Keywords