Kinetics of Intracellular Adenosine Deaminase to Substrate Analogs and Inhibitors in Aspergillus oryzae

Aspergillus oryzae의 세포내 효소인 Adenosine Deaminase의 기질 유사체와 억제물질에 대한 반응속도론적 분석

Kinetic parameters of various substrates and inhibitors were measured to elucidate the binding requirements of the active site of intracellular adenosine deaminase (ADA) in Aspergillus oryzae. 3'-Deoxyadenosine was the best substrate according to the value of relative kcat/$K_m$. Purine riboside was found to be the strongest inhibitor with the $K_i$ value of $3.7{\times}10^{-5}$M. Adenine acted neither as a substrate nor as an inhibitor, suggesting the presence of ribose at N-9 of adenosine was crucial to binding. ADA also catalyzed the dechlorination of 6-chloropurine riboside, generating inosine and chloride ions. Substrate specificity of 6-chloropurine riboside was 0.86% of adenosine. Purine riboside, a competitive inhibitor of ADA, inhibit the dechlorination with similar $K_i$ value, suggesting that the same binding site was involved in deamination and dechlorination. Among the sulfhydryl group reagents, mercurials, pchloromercuribenzoate (PCMB), mersalyl acid and $HgCl_2$ inactivated the enzyme. Mersalyl acid-inactivated ADA was reactivated by thiol reagents, but PCMB-inactivated enzyme was not. When ADA was treated with the mercurial reagents, the inhibition constants and inhibition patterns were determined. Each inhibition was competitive with substrate. The $K_i$ values of these mercurial reagents were lower in 10 mM phosphate buffer than in 100 mM phosphate buffer, showing phosphate dependency.

Adenosine deaminase (ADA)의 여러 기질과 억제물질의 반응 속도론적 상수가 Aspergillusoryzae의 세포내 효소인 ADA의 활성자리에 어떻게 부착하고 어떤 요인을 필요로 하는지를 알기위해 측적되어졌다. kcat/$K_m$값에 의하면 조사된 기질로 작용하는 화합물 중에 3'-deoxyadenosine이 가장 좋은 기질로 작용하는 것으로 밝혀졌다. 몇 개의 유사체가 억제물질로 조사되었는데 purine riboside가 $3.7{\times}10^{-5}$M의 값 $K_i$값을 가지고 가장 강한 억베물질로 나타났다. Adenine은 기질로도 억제물질로도 작용을 못하므로 adenine의 N-9 위치의 ribose가 효소에 부착하는데 중요하다는 것을 시사하고 있다. 또 ADA는 6-chloropurine riboside(6-CPR)의 dechlorination을 촉매화하여 inosine과 Cl이온을 생성한다. 6-CPR의 ADA에 대한 기질 특이성은 정상 기질인 adenine의 0.86%로 측정되었다. ADA의 경쟁적 억제물질인 purine riboside는 비슷한 $K_i$값을 가지고 dechlorination도 억제하므로 deamination과 dechlorination 반응은 효소의 부착자리를 공유하고 있다고 생각되어진다. SH기에 작용하는 화합물중 수은제인 p-chloromercuribenzoate(PCMB), mersalyl acid, $HgCl_2$는 효소의 deamination 반응을 억제했다. Mersalyl acid에 의해 활성이 억제된 ADA는 thiol reagent인 dithiothreitol이나 2-mercaptoethanol에 의해 활성이 회복되지만 PCMB에 의해 억제된 효소는 회복되지 않았다. 각 수은제들이 억제물질로 작용할 때 $K_i$값과 억제양상이 측정되었는데 모두 경쟁적 방해를 보였다. $K_i$값은 10mM 인산완충용액에서 측정한 것이 100 mM 인산완충용액에서 측정한 것보다 훨씬 낮아 인산기가 기질이 아니어도 효소의 부착에 큰 영향을 미치는 것을 보여주고 있다.