The ionization of tyrosine residue is known to be involved in the stabilization of transition-state in catalysis of astacin based upon the astacin-transition state analog structure. Two tyrosine residues, Tyr-216 and Tyr-219, are conserved in all MMPs related with astacin family, We replaced Tyr-216 and Tyr-219 into phenylalanine, respectively and the zinc binding properties, kinetic parameters, and pH dependence of each mutant are determined in order to examine the role of tyrosine residue in matrilysin catalysis. Both mutants contain two zinc atoms per mol of enzyme, indicating that either tyrosime does not affect the zinc binding property of the enzyme. Y216F and Y219F mutants are highly active and the kcat/Km values are only decreased 1.1-1.5-fold compared to the wild-type enzyme. The decrease in the activity of the mutants is essentially due to the increase in Km value. The pH dependencies of the kcat/Km values for both mutants are similar to the corresponding dependencies obtained with the wild type enzyme. The pKa values at the alkaline side of both mutants are not changed. These kinetic and pH dependence results indicate that the ionization of active site tyrosine residue of matrilysin is not reflected in the kinetics of peptide hydrolysin as catalyzed by astacin.
The steady-state investigation of the mechanism of Dhydroxyisovalerate dehydrogenase was performed in order to understand this type of kinetic patterns. The initial velocity was measured with various amounts of both substrates, NADPH and 2-ketoisovalerate. Double reciprocal plots gave patterns that conversed on or near the abscissa. Binding studies indicated that NADPH bound first to the enzyme. The product $NADP^+$ was found to be a competitive inhibitor with respect to NADPH at a constant concentration of 2-ketoisovalerate. However, it showed noncompetitive inhibition against 2-ketoisovalerate at a fixed amount of NADPH. Another product, D-hydroxyisovalerate, was a non-competitive inhibitor versus NADPH and 2-ketoisovalerate at constant levels of 2-ketoisovalerate and NADPH, respectively. These results were comparable with an ordered bi-bi mechanism, in which NADPH bound first to the enzyme, followed by the binding of 2- ketoisovalerate. $NADP^+$ is the last product to be released. The ordered reaction manner of D-hydroxyisovalerate dehydrogenase from 2-ketoisovalerate to D-hydroxyisovalerate allows the accurate regulation of valine metabolism and it may lead to the regulation of total biosynthesis of enniatins in the Fusarium species.
효소촉매반응의 전체 시간과정을 최소제곱법에 의해 분석하는 새로운 방법을 제시하였다. 이 방법은 프로그램이 가능한 소형능력의 계산기만으로도 가능하며 저해받지 않는 효소반응에도 적용할 수 있고 생성물이나 외부에서 가해준 화합물에 의해 저해받는 효소반응에도 적용할 수 있다. 이 방법은 데이타를 비선형 관계의 반응물 농도와 시간 곡선에 맞추기 때문에 직선의 식으로 변환시켜 최소제곱법을 적용시키는 다른 방법보다 속도변수의 값을 더 정확하게 평가할 수 있다.
Cephaloglycin was synthesized directly from D-${\alpha}$ -phenylglycine methyl ester and 7-aminocephalosporanic acid using whole cell enzyme of Xanthomonas citri (IFO 3835). Some optimal conditions for cephaloglycin synthesis were investigated, and yield improvements for its production by several methods were attempted. Using the whole cell enzyme system, the reaction kinetic model for cephaloglycin synthesis is proposed, and the kinetic constants for D-${\alpha}$ -phenylglycine methyl ester hydrolysis, cephaloglycin synthesis, and cephaloglycin hydrolysis were determined. The $K_m$ values of D-${\alpha}$-phenylglycine methyl ester, 7-aminocephalosporanic acid, and cephaloglycin were 11 mM, 24 mM, and 167 mM, and $K_i$ value of D-${\alpha}$-phenylglycine was 15 mM, respectively. The pattern of product inhibition was found to be competitive one.
Enzyme kinetics data play a vital role in the design of reactors and control of processes. In the present study, kinetic studies on pectinases were carried out. Partially purified polymethylgalacturonase (PMG) and polygalacturonase (PG) were the two pectinases studied. The plot of initial rate vs. initial substrate concentration did not follow the conventional Michaelis-Menten kinetics, but substrate inhibition was observed. For PMG, maximum rate was attained at an initial pectin concentration of 3 g/l, whereas maximum rate was attained when the initial substrate concentration of 2.5 g/l of polygalacturonic acid for PG I and PG II. The kinetic data were fitted to five different kinetic models to explain the substrate inhibition effect. Among the five models tested, the combined mechanism of protective diffusion limitation of both high and inhibitory substrate concentrations (semi-empirical model) explained the inhibition data with 96-99% confidence interval.
Two strains S-P and S-P-2, both Streptomyces sp., have been isolated and were found to have relatively high specific enzyme activity compared to other organisms reported. The specific activity of the enzyme produced from these two strains were 0.25 and 0.2 international units respectively. The productivity of the enzyme achieved was about 50 IU/l/hr. Glucose isomerase form these strains was found to be stable under the temperature of heat treatment (at $65^{\circ}C$) for fixation of enzyme inside the dell. This organism has an advantage in that it did not require toxic metalic ion for enzyme activity and could utilize xylan in leu of xylose as an inducer. The optimal temperature and pH of enzymatic reaction purpose of using these data for the optimal operation and designing of enzyme reactor system. The reaction mechanism was found to follow the single substrate reversible reaction kinetics. The kinetic constants determined experimentally are : $K_{mf}=0.33M,\;K_{mb}=1.0M,\;V_{mf}=0.88{\mu}mole\;per\;min.,\;V_{mb}= 2.96{\mu}mole\;per\;min.\;and\;K_{eq}=0.74.
소의 갑상선에서 추출한 Xanthine oxidase를 disc gel eleectrophoresis로서 정제도(Purity)를 측정하여 Xanthine oxidase 이외의 다른 불순 단백질이 나타나지 않을 때까지 정제하였다. 그 정제 과정은 Pancreatin digestion, butanol 추출, ammonium sulfate 단백질 침전, calcium phosphate gel-cellulose column chromatography, gel filtration, preparative Sephadex G-25 column electrophoresis와 Preparative polyacrylamide gel electrophoresis 등을 포함하고 있다. 이러한 과정을 통하여 갑상선 Xanthine oxidase는 1,000배 정도 정제되었다. 그러나 효소의 비활성도(Specific activity)는 우유에서 추출한 이 효소에 상응하는 정도로 정제된 효소의 비활성도와 비교 되었을 때 지극히 낮았다. 갑상선 Xanthine oxidase도 효소 반응에 필요한 기질과 electron acceptor의 특수성(Specificity)이 어느 특수한 한 기질에 한정되지 않았음을 보였고 Kinetic 성질도 우유에서 추출된 Xanthine oxidase와 비교하였을 때 가장 일반적인 Xanthine oxidase 기질에 대한 Michaelis 상수(Km)가 약간의 예외도 있었으나 상당히 비슷하였다.
Electrostatic forces contribute to the high degree of enzyme transition state complementarity in enzyme catalyzed reaction and such forces are modified by the solvent through its dielectric constant and polar properties. The contributions of electrostatic interaction to the formation of ES complex and the stabilization of transition state of the trypsin catalyzed reaction were probed by kinetic studied with high pressure and solvent dielectric constant. A good correlation has been observed between the increase of catalytic efficiency of trypsin and the decrease of solvent dielectric constant. Activation volume linearly decreased as the dielectric constant of solvent decreased, which means the increase in the reaction rae. Moreover, the decrease of activation volume by lowering the solvent dielectric constant implies a solvent penetration of the active with and a reduction of electrostatic energy for the formation of dipole of the active site oxyanion hole. When the 야electric constant of the solvents was lowered to 4.7 unit, the loss of activation energy and that of free energy of activation were 2.262 KJ/mol and 3.169 KJ/mol, respectively. The results of this study indicate that the high pressure kinetics combined with solvent effects can provide unique information on enzyme reaction mechanisms, and the controlling the solvent dielectric constant can stabilize the transition state of the trypsin-catalyzed reaction.
Purified Helicobacter pylori urease displayed a sigmoid curve in the plot of velocity versus [S] at urea concentrations less than 0.1mM. Under conditions where preservatives, glycerol, or polyethylene glycol (PEG) were added to the enzyme reaction, the substrate hydrolysis was consistent with Michaelis-Menten kinetics, with a $K_m$ of $0.21\;{\pm}\;0.06\;mM$ and a $V_{max}$ of $1,200\;{\pm}\;300\;{\mu}mol\;min^{-1}\;mg^{-1}$. However, at saturating substrate concentrations, the kinetic parameters of H. pylori urease were unaffected by the presence of the preservatives, and enzyme catalysis conformed to Michaelis-Menten kinetics. The Hill coefficients of the enzyme-catalyzed urea hydrolysis in the presence and absence of PEG were 1 and 2, respectively. Based on these findings, we suggest that H. pylori urease may exist in aggregated and dissociated forms, each with intact function but differing kinetics that may be of importance in maximizing urea breakdown at varying urea concentrations in vivo.
A detailed procedure was described for the isolation of cratine kinase (ATP-Creatine phosphotransferase, E. C. 2. 7. 3. 2.) from the muscle of the snake Bungarus fasciatus. The original isolation procedure of Kuby et al. for the rabbit muscle enzyme has been modified and extended to include a chromatographic step. The properties of the enzyme have been investigated and kinetic constants for the reverse reactions determined as the followings: 1) A molecular weight of the enzyme was determined by gel filteration on Sephadex G-100 and by electrophoresis on SDS-polyacrylamide was 86,000. 2) Two reactive sulphydryl groups were detected with dithiobis nitrobenzoic acid (DTNB). 3) The nucleotide substrate specificity in the reverse reaction was determined as ADP*2'-dADP>GDP>XDP>UDP with magnesium as the activating metal ion. 4) The order of the metal specificity in the reverse reaction Mg>Mn>$Ca{\sim}Co$ was determined with ADP as substrate. 5) A detailed kinetic analysis was carried out in the reverse direction with $MaADP^-$ as the nucleotide substrate. Initial velocity and product inhibition studies($MaADP^{2-}$ competitive with respect to MgADP- and noncompetitive with respect to $N-phosphorycreatine^{2-}$ ; Creatine competitive with respect to $N-phosphorycreatine^{2-}$ and noncompetitive with respect to Ma $ADP^-)$ indicated that the reaction obeyed a sequential mechanism of the rapid equilibrium random type.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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