[$Hg^{2+} $-induced Reversible Inhibitions of Microsomal $H^+-ATPase$ Prepared from Tomato Roots

$Hg^{2+}$에 의한 토마토 뿌리조직 마이크로솜 $H^+-ATPase$의 가역적 저해

In order to characterize the effects of heavy metal ions on the microsomal ATPase activities, microsomes were prepared from the roots of tomato plant and the activity of microsomal ATPase was measured by an enzyme-coupled assay. $Hg^{2+}$ inhibited the activity of microsomal ATPase in a dose-dependent manner, while $Gd^{3+}$, $Fe^{3+}$, $La^{3+}$, $Zn^{2+}$, and $Pb^{2+}$ inhibited not only the ATPase activity but also the activities of enzymes used in the assay. However, $Cs^+$ and $Ba^{2+}$ showed no significant effect. $Hg^{2+}$ inhibited the activities of both plasma membrane and vacuolar membrane $H^+-ATPases$. In the dose-response to $Hg^{2+}$, the activities of both microsomal $H^+-ATPases$ were severely inhibited at the concentration of $Hg^{2+}$ above $10\;{\mu}M$ and were completely inhibited at 1 mM $Hg^{2+}$. Apparent Ki values of $Hg^{2+}$ on the inhibitions of plasma membrane and vacuolar membrane $H^+-ATPases$ were $80\;{\mu}M$ and $58\;{\mu}M$, respectively. The $Hg^{2+}$-induced inhibitions were reversible since the addition of dithiothreitol completely reversed the inhibitory effects of $Hg^{2+}$. These results suggest that the inhibitory effects of $Hg^{2+}$ on both plasma, membrane and vacuolar membrane $H^+-ATPases$ are nonselective and reversible.

토마토 뿌리조직의 마이크로솜 ATPpase활성에 대한 중금속의 효과를 조사하기 위하여 뿌리조직으로부터 마이크로솜을 분리하였고, enzyme-coupled assay를 이용하여 마이크로솜 이온펌프(ATPase)의 활성을 측정하였다. 여러 가지 중금속 이온들 중 $Hg^{2+}$은 마이크로솜 ATPpase 활성을 농도 의존적으로 저해하였으며, $Gd^{3+}$과 $Fe^{3+}$, $La^{3+}$, $Zn^{2+}$, $Pb^{2+}$ 등은 마이크로솜 ATPpase의 활성을 저해하면서 동시에 assay에 사용된 효소를 저해하였다. 그러나, $Cs^+$과 $Ba^{2+}$은 마이크로솜 ATPpase 활성에 영향을 미치지 않았다. $Hg^{2+}$은 원형질막과 액포막에 위치하는 $H^+-ATPase$들의 활성을 $10\;{\mu}M$ 이상의 농도에서 현저히 저해하였고, 1 mM 이상의 농도에서 완전히 저해하였으며, 두 효소들에 대한 활성저해의 Ki 값은 각각 $80\;{\mu}M$, $58\;{\mu}M$로 나타났다. $Hg^{2+}$에 의해 저해된 ATPpase의 활성은 DTT의 농도를 증가시킴에 따라 회복되어, $Hg^{2+}$에 의한 ATPpase 활성저해는 가역적임을 확인하였다. 이러한 결과들은 $Hg^{2+}$이 원형질막과 액포막에 위치한 $H^+-ATPase$들을 비선택적이고 가역적으로 저해함을 보여준다.