다중 교반형 생물반응기 내에서 배추 PLD에 의한 인 지방질의 염기 가수분해 반응 및 염기전이 반응에 대한 특성 실험에서 다음과 같은 결론을 얻었다. 반응 최적 조건으로서 pH 5.6, 온도 37$^{\circ}C$였고 반응 촉진제로서 $Ca^2^+$의 농도는 가수분해 반응시 20mM, 염기전이 반응에서는 40mM이었다. Diethylether와 butylacetate도 강력한 반응촉진제로서 반응성을 높였고 이들의 농도는 20%가 효과적이었으며, 반면에 EDTA 및 $Ba^2^+,Mn^2^+,Zn^2^+$등은 PLD의 활성을 강력하게 저해하였다, 염기 수용체로서 glycerol을 비롯한 알콜 화합물은 대부분이 반응성을 양성으로 나타내었으며 15종의 알콜 화합물 가운데 glycerol, ethyleneglycol, propyleneglycol등이 반응성이 높게 나타났으며 이들의 최적농도는 20%가 효과적이었다.
양배추 포스포리파제 D(PLD)에 대한 포리아민들의 영향을 조사하였다. PLD 활성도는 phosphatidylcholine small unilamellar 베시클을 기질로 하여 pH- stat 방법으로 생성물질 phosphatidic acid를 적정하여 결정하였다. 양배추 PLD는 스퍼민 1 mM 농도에서 약 4배 활성화되었다. 이 스퍼민 효과는 전에 보고된 쥐 뇌 미토콘드리아 분획의 PLD 활성과 유사한 결과를 보여주고 있다. 양이온성 polypeptide인 polylysine과 polyhistidine에 의해서도 양배추 PLD가 상당히 활성화되는 것을 알았다. 특히 polyhistidine은 0.062 mM 농도에서 약 5.5배의 활성화 효과를 나타냈다. 이 포리아민 효과는 phosphatidylcholine/sodium dodecyl sulfate 혼합미셀계에서도 재확인하였다. 포리아민에 대한 PLD 활성화의 의미를 PLD 활성부위와 관계 지워 고찰하였다.
A substrate specificity of cabbage phospholipase D (PLD) was studied using the synthetic phospholipids having different head groups. The phospholipids were synthesized from phosphatidylcholine and appropriate bases by transphosphatidylation of PLD. The bases used were ethanolamine, serine, ethanol and γ-hydroxybutyric acid. The phosphatidic acid, the product of PLD, was separated in TLC and measured densitometrically. The kinetic parameters were estimated for each substrate and the effects of pH, SDS, Ca2+ and other metal ions were examined. Vmax values found were 3.75, 2.36, 5.59, 1.63, 2.30 nmol/min/μg protein for phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylserine, phosphatidylethanol, and phosphatidylburytic acid, respectively. These results indicate a broad specificity of cabbage PLD toward phospholipids with different head groups. Particularly phosphatidylserine was most easily hydrolyzed by PLD and its activity did not depend on Ca2+.
Phosphatidylglycerol(PG) and two unnatural phospholipids, phosphatidylethyleneglycol (PEG) and phosphatidylpropyleneglycol(PPG), were synthesized from ovolecithin using cabbage phospholipase D(PLD) in a emulsion system. Optimum pH and temperature for the enzymatic synthesis of PG, PEG and PPG in the emulsion system was 5.0-5.6 and 37$^{\circ}C$, respectively. The maximum activity for transphosphatidylation was obtained with 30-80 mM Ca++. Addition of 25% glycerol was required to convert completely ovolecithin to PG, whereas 16% glycerol was sufficient to attain the highest rate of conversion for both PEG and PPG syntheses, the highest conversion rate was obtained with addition of either 10% ethyleneglycol or propyleneglycol. However, the concentration of alcoholic acceptor should be increased up to 20% to improve selectivity up to 100% for PEG or PPG synthesis. Identification of PEG and PPG was made by analyzing the polyvalent alcohols released after their hydrolysis by HCl or PLD.
포스포리파제 D(PLD)는 알코올 존재 하에서 포스파티딜 전달반응이 일어나며 동시에 PLD의 전체 반응속도도 증가하는 것으로 알려져 있다. 이 포스파티딜 전달반응을 자세히 구명하기위해 본 실험에서는 양배추에서 정제한 ${\alpha}$-type PLD를 가지고 여러 종류의 알코올 존재 하에서 포스파티딜 전달반응의 반응속도를 검토하였다. 실험 결과 검토한 1차 알코올들에 의해 PLD의 포스파티딜 전달반응 속도는 기대했던 대로 크게 증가하였다. 부탄올의 경우 2차 반응속도는 $33.33{\pm}1.33M^{-1}sec^{-1}$로 얻어졌으며, 이 전달반응 속도를 물의 농도를 고려한 가수분해 속도($0.078M^{-1}sec^{-1}$)와 비교하면 무려 400배 이상의 격차를 보여주었다. 알코올의 $pK_a$과 포스파티딜 전달반응 속도와의 자유에너지 선형 관계로부터 브뢴스테드 ${\beta}_{nu}$ 값 $0.12{\pm}0.03$을 얻었다. 비교적 적은 ${\beta}_{nu}$ 값으로 미루어보아 끊어지는 포스파티딜-효소 중간체(E-P)의 전이상태는 상당히 해리된 상태일 것으로 추정된다. 이들 결과와 양배추 PLD의 활성부위의 히스티딘 잔기를 참작하여 양배추 PLD의 반응메커니즘을 제안하였다.
The hydrolytic susceptibility of large unilamellar vesicle (LUV) toward cabbage phospholipase D (PLD) was studied. The activity of PLD was determined by pH stat titration method. Using phosphatidylcholine LUV as substrate a pH optimum of 6.96 was observed. For maximal activity the optimal temperature of $31^{\circ}C$ and 10 mM of Ca2+ were required. The apparent Km value estimated was 2.5 mM. The hydrolytic activity of PLD toward PC LUV was somewhat high despite the absence of activator in assay system and this high susceptibility of PC LUV may be attributed to the structural properties of LUV. The effect of amphiphatic substances such as dicetyl phosphate and phosphatidic acid on the enzyme activity were also examined in mixed LUVs.
Kim, Hong-Nam;Cha, Jae-Soon;Cho, Tae-Ju;Kim, Hak-Yong
Animal cells and systems
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제7권3호
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pp.213-219
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2003
The response of plants to pathogens and wounding is dependent upon very sensitive perception mechanisms. Although genetic approaches have revealed a variety of resistance genes that activate common defense responses, defense-related proteins are not well characterized in plants. Therefore, we used a proteomic approach to determine which defense-related proteins are induced by salicylic acid (SA) and wounding in Chinese cabbage. We found that SA and wounding induce pathogenesis-related protein 1a (PR1a) at both protein and mRNA levels using proteomics and Northern blot analysis, respectively. This indicates that our proteomic approach is useful for identifying defense-related proteins. We also identified several other proteins that are induced by SA or wounding. Among the seven SA-induced proteins identified, four may be defense-related, including defense-related protein, phospholipase D (PLD), resistance protein RPS2 homolog, and L-ascorbate peroxidase. Out of the six wounding-induced proteins identified, three may be defense-related: heat shock cognate protein 70 (HSC70), polygalacturonase, and peroxidase P7. The precise functions of these proteins in plant defense responses await further study. However, identification of the defense-related proteins described in this study should allow us to better understand the mechanisms and signal transduction pathways involved in defense responses in Chinese cabbage.
양배추 포스포리파제 D의 기질특이성을 조사하기 위해 아실 사슬길이가 틀린 코린 인지질을 사용하여 그 반응성을 검토하였다. 선택한 아실 사슬은 포화지방산 $C_8:0,\;C_{12}:0,\;C_{16}:0,\;C_{20}:0$이었다. 이들 인지질들의 반응성은 계면활성제 Sodium dodecyl sulfate의 농도에 따라 큰 영향을 받았으며, 아실 사슬길이가 길어짐에 따라 최적 PC : SDS의 농도비는 1:1.4, 1:2.2, 1:2.5, 1:3.6으로 나타났다. 이와 함께, 효소의 최적활성을 나타내는 온도도 길이가 길어짐에 따라 20$^{\circ}C$, 30$^{\circ}C$, 35$^{\circ}C$, 45$^{\circ}C$로 크게 변화하였다. 이와는 달리 최적 pH와 $Ca^{2+}$농도는 사슬길이에 따라 큰 영향을 받지 않았다. $V_{max}$ 값은 아실 사슬의 기질이 가장 커 가수분해가 잘 일어남을 보여주었으며 사슬길이가 길어질수록 반응속도는 감소하였다.
포스포리파아제 D(PLD)의 8개의 시스테인 잔기들의 특성을 파악하기 위해 설프히드릴(SH)기와 반응하는 각종 화학물질들을 동원하였다. 5,5-다이티오비스(2-니트로벤조산) (DTNB)는 시스테인 잔기의 SH기를 적정하기 위해 이용하였으며, 412nm에서의 환원된 DTNB의 값으로부터 자연 상태의 PLD는 1몰 당 4개의 SH기가 있는 것으로 나타났으나, 8 M의 요소 등으로 3차원 구조를 교란 시킨 변성된 PLD는 8개의 SH기가 적정되었다. 이 결과로 시스테인 잔기의 반(4개)은 외부에 노출되어 있고 그 나머지 반은 내부에 가려져 있다고 추정할 수 있다. SH기 변형 시약인 p-클로로머큐리벤조산(PCMB), 요오드아세트산, 요오드아세트아미드, 그리고 N-에칠마레이미드 등은 모두 PLD를 비활성화 시켰다. 이들 중 다이티오스라이톨(DTT)로 처리했을 때 유일하게 PCMB에 의해 비활성화 된 PLD는 가역적으로 그 활성이 회복되었다. 다양한 작용기를 갖는 다이설파이드들을 이용한 노출된 SH기의 주위 환경을 검토한 결과 음전하나 전하를 띄지 않은 다이설파이드들이 양전하를 띈 시스타민 보다 더 효과적으로 PLD를 비활성화 시키는 것으로 나타났다. 그 이외 시스테인 잔기의 산화-환원 전환이 PLD 활성에 미치는 영향을 과산화수소를 이용하여 검토하였다. 과산화수소 산화에 의해 70% 이상 잃은 PLD 활성은 대부분 DTT에 의해 복원되었다. 이들 결과로부터 양배추 PLD의 시스테인 잔기들이 모두 SH기로 존재한다는 것을 반응을 통해 확인 할 수 있었으며, 또한 외부에 노출된 4개의SH기는 PLD 활성 조절에 지대한 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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