효모 Acetolactate Synthase의 부분 정제와 일반 특성 연구

고은희,송수미,김선영,Koh, Eun-Hie,Song, Soo-Mee,Kim, Sun-Young 대한화학회 1995 대한화학회지 Vol.39 No.6

효모 acetolactate synthase를 분리 정제하여 기본적인 생화학적 성질에 대한 연구를 수행하였다. 효모를 0.5% glucose, 51 mM $K_2HPO_4$, 22 mM $KH_2PO_4$, 8mM$(NH_4)2SO_4,\;0.4\;m M\;MgSO_4$를 포함하는 최소 배지에서 37$^{\circ}C$로 18시간 동안 배양하였다. 배양된 세포들을 원심분리법으로 수학해 0.1 mM TPP, 0.5 mM DTT, 1${\mu}M$ FAD와 1mM MgCl_2$를 포함하는 20 mM phosphate 완충용액(pH 7.0)에 현탁시켜 하룻밤 동안 방치하였다. 효모를 파쇄한 후 이것의 $10,000{\times}g$ 상충액을 모아 ammonium sulfate 분별 침전법과 DEAE-Se-phacel 그리고 leucine-agarose chromatography법을 이용하여 부분 정제하였다. 단백질의 농도, 시간, 온도, pH, 기질농도 등의 영향을 조사하였으며 측정한 결과 최적온도는 50$^{\circ}C$이고, pH 8.0∼8.5 사이에서 최고 값을 나타냈다. $K_m$과 $V_{max}$값은 각각 8.4 mM과 17.9 nmol/mg/min으로 얻어졌다. 효소의 안정성은 ethylene glycol과 glycerol의 존재하에서 크게 향상됨이 관찰되었다. Feedback inhibition 연구 결과 Val에 의해 가장 많은 영향을 받았고 Leu에는 거의 영향을 받지 않았다. Acetolactate Synthase (ALS) was partially purified from the yeast and its basic biochemical studies were carried out. Yeast was grown in the minimum media containing 0.5% glucose, 51 mM $K_2HPO_4$, 22 mM $KH_2PO_4$, 8 mM $(NH_4)2SO_4,\;0.4\;m M\;MgSO_4$ for 18 hours at 37 $^{\circ}C$. The cell was ruptured in the buffer (20 mM phosphate buffer pH 7.0, 0.1 mM TPP, 0.5 mM DTT, 1 ${\mu}M$ FAD, and 1 mM MgCl_2$) following an overnight suspension. The supernatant fraction was collected from $10,000{\times}g$ and the enzyme was further purified by ammonium sulfate fractionation, DEAE-Sephacel chromatography and leucine-agarose chromatography. The enzyme activity was measured under the various conditions by the function of protein concentration, time, temperature, pH, and substrate. The optimum temperature was found to be 50$^{\circ}C$, optimum pH 8.0∼8.5. The kinetic parameters, $K_m\;and\;V_{max}$ were 8.4 mM and 17.9 nmol/mg/min respectively. Stability of the enzyme was studied with ethylene glycol and glycerol added to the enzyme solution. Both ethylene glycol and glycerol improved the enzyme stability up to 50%. The study of feedback inhibition showed that valine was a strong inhibitor while leucine was a weak inhibitor.

디지토닌으로 투과성을 높인 Vero 76 세포의 포스포리파제 D 특성

고은희,Koh, Eun-Hie 대한화학회 2005 대한화학회지 Vol.49 No.5

양배추 포스포리파제 D 활성에 미치는 포스포리파제 A₂의 영향

고은희,Koh, Eun-Hie 대한화학회 2008 대한화학회지 Vol.52 No.5

길이가 틀린 아실사슬을 갖는 콜린 인지질에 대한 포스포리파제 D의 반응성

고은희,박인숙,Koh, Eun-Hie,Park, Insook 대한화학회 1996 대한화학회지 Vol.40 No.9

In order to explore a substrate specificity for cabbage phospholipase D, we examined the PLD reactivity toward the phosphatidylcholines with different chain length of acyl groups. The selected acyl chains were the saturated fatty acid of $C_8:0,\;C_{12}:0,\;C_{16}:0,\;C_{20}:0$. The reactivity of these phospholipids were dependent largely on the ratio of PC : SDS. The PC : SDS ratio showing the optimal PLD activity were found to be 1:1.4, 1:2.2, 1:2.5, and 1:3.6 respectively as the increase of the acyl chain length. Likewise the optimum temperature for the maximal PLD activity were altered markedly to 25$^{\circ}C$, 30$^{\circ}C$, 35$^{\circ}C$, 45$^{\circ}C$ when the length of acyl chains increased. On the contrary the pH and concentration of $Ca^{2+}$ necessary for the optimum PLD activity were not altered significantly. The kinetic parameter $V_{max}$ for short acyl chain substrate was greater than the values for the longer acyl chain, which indicates the fastest rate of hydrolysis. By the same token, the reactivity of longer chain substrate became slower for the hydrolysis activity. 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.

포스포리파제 D 촉매반응에서 포스파티딜 전달반응 활성에 미치는 알코올의 영향

고은희,Koh, Eun-Hie 대한화학회 2010 대한화학회지 Vol.54 No.2

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. In the presence of alcohol, phospholipase D (PLD) is known to perform transphosphatidylation activity, during which the overall reaction rate of PLD increased. To elucidate the reaction mechanism of transphosphatidylation further, we investigated rate constants of transphosphatidylation reaction of the purified ${\alpha}$-type PLD from cabbage in the presence of various alcohols. The second-oder rate constants of PLD transphosphatidylation showed a large increase with the primary alcohols examined as expected. In the case of butanol we observed the second-oder rate constant of $33.33{\pm}1.33M^{-1}sec^{-1}$. This second-order rate constant of transphosphatidylation was as 400 times greater as the second-order hydrolysis rate constant of $0.078M^{-1}sec^{-1}$ which was adjusted for the water concentration. A linear free energy relationship between the $pK_a$ of alcohol and transphosphatidylation rate gives a Br${\o}$nsted slope of ${\beta}_{nu}$ = 0.12 ${\pm}$ 0.03. This small ${\beta}_{nu}$ value implicates that the transition state of break down of phosphatidyl-enzyme intermediate (E-P) is likely dissociative. Finally, a reaction mechanism of cabbage PLD is suggested on the basis of our results presented here and the histidine residue known to be located in the active site of cabbage PLD.

폴리아민에 의한 양배추 포스포리파제 D의 활성화

고은희,Eun-Hie Koh 대한화학회 2003 대한화학회지 Vol.47 No.5

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. The effect of polyamines on the cabbage phospholipase D(PLD) activity was investigated. The PLD activity was determined by pH-stat titration of phosphatidic acid, one of the enzymatic reaction product, using phosphatidyl choline small unilamellar vesicles as a substrate. The cabbage PLD was activated approximately 4 fold by spermine at 1 mM concentration. This spermine effect appears to be similar to the previous report on the PLD activation of rat brain mitochondrial fraction. It was also found that cationic polypetides such as polylysine and polyhistidine exerted a marked enhancement effect on the cabbage PLD. Particularly polyhistidine exerted approximately 5.5 fold enhancement effect at 0.062 mM concentration. The polyamine effect on the cabbage PLD was reexamined in the phosphatidylcholine/sodium dodecyl sulfate mixed micellar system. The relevance of polyamine effect on PLD activity is discussed in relation to the active site of PLD.

쥐뇌 미토콘드리아 분획에서 포스포리파제 D에 대한 스퍼민의 영향

고은희,Koh, Eun Hie 대한화학회 2000 대한화학회지 Vol.44 No.5

Phospholipase D(PLD) is the enzyme catalyzing the hydrolysis of the terminal phosphcester bond of phospholipid head group to produce phosphatidic acid and the corresponding base. The effect of spermine on the PLD activity of rat brain mitochondrial preparation was investigated. Spermine, in the presence of oleic acid, activates the rat brain mitochondrial PLD, whose effect was further enhanced by the presence of divalent cation, $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, and $Ba^{2+}$. Among the various monoamines tested, only histamine at the high concentration was effective in activation the PLD. Polylysine increased the PLD activity, particularly, the longer chain of the molecule activated the PLD more effectively. There was no significant difference in the substrate specificity for the PLD activity between phosphatidylcholine(PC) and phoshpatidylethanolamine (PE). This substrate specifitiy is different from the PE specificity reported for the intestinal mitochondrial PLD. 포스포리파제 D(PLD)는 인지질의 말단염기를 가수분해하여 phosphatidic acid(PA)와 염기로 분리시키는 효소이다. 본 연구는 쥐의 뇌에서 분리한 미토콘드리아 분획에서 PLD를 활성에 미치는 spermine의 영향을 조사하였다. 올레산 존재하에서 spermine이 PLD를 활성화시켰으며 $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$ 그리고 $Ba^{2+}$는 spermine의 영향을 더욱 강화시켜주는 것으로 나타났다. 다른 아민들은 별 효과가 없었으나 histamine경우 높은 농도에서 PLD를 활성화시켰다. Polylysine들도 PLD를 활성화시켰으며 그 길이가 길수옥 더욱 효과적으로 작용하였다. 기질 특이성에 있어서는 phosphatidylcholine(PC)과 phosphatidylethanolamine(PE) 사이에 큰 차이를 보이지는 않았다. 이 기질 특이성은 쥐 소장 미토콘드리아 PLD의 PE 특이성과 상이한 것으로 나타났다.

HepG2 세포의 포스포리파제 D 활성과 자유 지방산 방출에 대한 디프테리아 독소의 영향

고은희,Koh, Eun-Hie 대한화학회 2015 대한화학회지 Vol.59 No.1

본 연구에서는 디프테리아 독소가 세포막의 지질에 미치는 영향을 알아보기 위해 HepG2 세포에서 포스포리파제 D와 유리된 지방산(Free fatty acid)의 변화를 살펴보았다. 지질변화는 pH 5.1에서 최고 값을 나타냈으며, 이 pH에서 포스포리파아제 D의 활성을 3.5배 가량, 유리된 지방산의 방출은 5배 정도 증가되었다. 이는 디프테리아 독소가 세포 안으로 들어가는 과정에서 세포막이 교란되어 재배열되었음을 시사한다. 한편 세포막을 무작위로 교란시키는 디지토닌의 영향이 디프테리아 독소의 그것보다 중성 pH에서 4배 이상 상당히 높게 나타난 것으로 미루어 보아 디프테리아 독소의 영향이 상대적으로 선택적인 교란 현상인 것으로 보여진다. 이런 세포막 교란의 연유를 밝히고자 세포막 구멍 형성 저해제인 cibacron blue와 세포막 융합 펩티드를 갖고 있는 hemagglutinin의 영향을 검토하였다. Cibacron blue는 디프테리아 독소에 의한 지질 변화를 50% 정도 저해시켰으며, hemagglutinin에 의한 지질변화는 디프테리아 독소의 그것과 유사함을 관찰 할 수 있었다. 이들 결과들은 디프테리아 독소에 의한 세포막 교란이 구멍형성과 독소의 소수성 펩티드가 세포막에 삽입되는 과정이 서로 연계되어 있음을 암시한다. 그 외 일련의 실험으로 디프테리아 독소가 세포막을 통과하는 과정에서 HepG2 세포의 투과성은 상승시켰으나, 세포의 생존능력은 상당히 높게 유지되었고 DNA 토막내기 같은 세포의 괴사는 일어나지 않았다. 이런 조건하에서 디프테리아 독소는 산성 pH에서 HepG2 세포의 지질의 변화를 가져 온다는 것을 밝힐 수 있었다. The effect of diphtheria toxin on cell membrane lipids was studied by examining the phospholipase D (PLD) activity and free fatty acids (FFA) release in HepG2 cells. The diphtheria toxin effects on lipid alteration show apparently maximal at pH 5.1, stimulating PLD activity nearly 3.5 fold and enhancing FFA release approximately 5 fold over the control. These results indicate that the membrane is perturbed and its lipid component is rearranged during the diphtheria toxin translocation. Digitonin, a random membrane perturbing detergent, exhibit about four-fold higher perturbation effect over the diphtheria toxin at neutral pH. This observation suggests that the membrane perturbation induced by diphtheria toxin appears to be rather selective. To investigate the cause of the membrane perturbation, Cibacron blue, an inhibitor of membrane pore formation, and hemagglutinin, an influenza virus with fusion peptide, were tested for their effects on diphtheria toxin action. Cibacron blue decreased the diphtheria toxin effect by almost 50%, but the lipid alteration induced by hemagglutinin was similar to the diphtheria toxin effect. These observations imply that the membrane perturbation induced by diphtheria toxin may be caused by a combination of pore formation and insertion of hydrophobic peptide of toxin to the membrane as well. Additionally, we found that the diphtheria toxin increased the HepG2 cells permeability but the cells viability was maintained at high level at the same time. DNA fragmentation which is related to apoptosis was not induced by the toxin. Under these conditions, we could demonstrate that the lipid alteration of HepG2 cells was brought about by diphtheria toxin at acidic pH.

신경전달물질 대사에 관여하는 효소들

고은희(Eun Hie Koh),정태숙(Tae Sook Jeong),최명언(Myung Un Choi) 생화학분자생물학회(구 한국생화학분자생물학회) 1988 생화학총설집 Vol.2 No.-

씨클 적혈구의 씨클링과 헤모글로빈 S의 겔화에 대한 이산화탄소의 영향

고은희 ( Eun Hie Koh ) 생화학분자생물학회 1984 BMB Reports Vol.17 No.4

Effects of carbon dioxide on the gelation of Hb S and the sickling of sickle erythrocytes were studied. Increasing the Pco, over the range of 0∼76 mmHg under total deoxygenation increases the sickling of sickle erythrocytes within the pH range of 6.8∼8.0. The enhancement of sickling was gradual as a function of Pco₂ at pH 8.0, while essentially complete sickling was achieved at Pco₂ as low as 10 mmHg at pH 6.8. In the absence of 2, 3-diphosphoglycerate (DPG), decreases of 2 gram percent in minimum gel concentration (MGC) were observed when 45 mmHg CO₂ was added to deoxy Hb S solutions at pH 7.2∼7.6, showing that the effect of CO₂ on the sickling of sickle cells is a direct manifestation of the enhanced gelation of carbamated Hb S. The observed effect of CO₂ favoring gelation may be explained in terms of the conformational changes resulting from the formation of the Hb S-carbamate adduct.