Study on the Role of Metal ions for the Activity of the Mitochondrial $F_1-ATPase$ in Lentinus edodes

표고버섯의 Mitochondrial $F_1-ATPase$ 활성도에 미치는 금속이온의 역할에 관한 연구

The role of metal ions for the activity of the mitochondrial $F_1-ATPase$ was studied. Removal of non-heme iron ion from the mitochondria by dialysis against chelating agents, 10 mM ethylenediaminetetraacetic acid(EDTA) and 10 mM o-phenanthroline(o-Phe), led to 56% and 49% inactivation of the enzyme, respectively. The enzyme dialyzed against EDTA was reactivated 81% by the addition of 0.5 mM $Fe^{3+}$ and 70% by 0.5 mM $Mg^{2+}$. But, $Fe^{2+}$ did not reactivate the enzyme. Coexistence of 0.5 mM $Fe^{2+}$ and 0.5 mM $Mg^{2+}$ resulted in 95% reactivation of the enzyme, while $Fe^{3+}$ with 0.5 mM $Mg^{2+}$ did not reactivate the enzyme like the effect of $Fe^{2+}$ alone. The enzyme dialyzed against o-Phe showed the similar results. These data showed that $Fe^{3+}$ is predominantly required for the activity of the mitochondrial $F_1-ATPase$ in Lentinus edodes and stimulated the activity of it by $Mg^{2+}$. $Fe^{3+}$ and $Mg^{2+}$ increased enzyme's affinity for substrate, decreasing the Km value 1.67 mM to 0.65 mM.

표고버섯의 mitochondria에 금속 chelating agent인 10 mM EDTA 및 10 mM o-Phe을 포함하는 10 mM Tris-HCl 완충용액(pH 7.5)으로 48시간 동안 각각 투석처리 하였을 때 mitochondria 내의 철 이온 함량이 투석처리를 하지 않은 대조구에 비하여 각각 74% 및 68% 감소되며, mitochondrial $F_1-ATPase$의 활성도는 대조구에 비하여 각각 56% 및 49%의 활성을 상실하였다. EDTA 투석에 의하여 활성을 상실한 metal-free mitochondrial $F_1-ATPase$는 $0.5\;mM\;Fe^{3+}$과 $0.05\;mM\;Mg^{2+}$에 의하여 각각 81% 및 70%의 활성이 회복되었으며, $Fe^{2+}$에 의해서는 활성이 회복되지 않았다. 또한 이 효소는 $0.5\;mM\;Fe^{3+}$와 $0.05\;mM\;Mg^{2+}$이 공존할 때 95%의 재활성화를 나타내었으며, $Fe^{2+}$와 $Mg^{2+}$의 공존 효과는 없었다. o-Phe으로 투석한 효소도 각 이온에 대하여 EDTA로 투석한 효소와 유사한 결과를 나타내었다. 그러므로, 표고버섯 내의 mitochondrial $F_1-ATPase$는 그 활성을 나타내는 데 있어서 $Fe^{3+}$ 및 $Mg^{2+}$을 필요로 함을 알았다. 기질 ATP에 대한 효소의 Km값은 1.67 mM이나, 효소를 가장 크게 활성화시키는 $0.5\;mM\;Fe^{3+}$와 $0.05\;mM\;Mg^{2+}$이 존재할 때의 Km값은 0.65 mM로서 기질 친화성이 증가되었다.