Asparagine Biosynthesis in Soybean Sprouts

콩나물의 Asparagine 생합성(生合成)에 관(關)한 연구(硏究)

Asparagine biosynthesis by soybean sprouts grown under the dark conditions has been demonstrated. The amount of free asparagine synthesized in ten day-old soybean sprouts increases to 22.7% on the dry weight base. The effects of nitrogen compounds such as $NH_4Cl,\;(NH_4)_2SO_4$ and urea on asparagine synthesis during the sprouting were examined and the results showed that urea was more effective than other two compounds. Glutamine-dependent asparagine synthetase was partially purified (8.6 folds) through ammonium sulfate fractionation, followed by Sephadex G-150 gel filtration. The enzyme was very labile and required protection by thiol groups or high level of glycerol. The mixture of ATP and $Mg^{++}$ ion also stabilized the enzyme activity. The enzyme utilized glutamine more effectively than ${NH_4}^+$ as an amide donor for the formation of asparagine. The enzyme required L-aspartate (Km=3.1 mM), L-glutamine, ATP and $Mg^{++}$. It showed pH optimum of 7.5 and catalyzed the formation of ${\beta}-aspartyl$ hydroxamate in the presence of L-aspartate, ATP, $Mg^{++}$ and $NH_2OH$ in the reaction mixture.

콩나물에 많이 존재하는 Asn의 생합성(生合成)에 관하여 연구하고자 콩나물 생육기간중(生育其間中) 수분함량(水分含量) 및 Asn 함량을 조사한 결과 10일째 수분(水分)은 $85{\sim}90%$에 달했으며 Asn은 6일째부터 급격히 증가하여 10일째는 건물량(乾物量)의 22.7%에 달하였다. 콩나물 100 g에서 Asn을 추출(抽出)한 결과 2.29g을 얻었고 재결정하여 1.62 g을 얻었다. 콩나물 생육시(生育時) $NH_4Cl,\;(NH_4)_2SO_4$ 및 urea를 살포하여 질소화합물에 대한 영향을 고찰하였던 바 $NH_4Cl$ 및 $(NH_4)_2SO_4$구(區)는 Asn이 control보다 약간 증가하였으나 urea구(區)는 10일째 29.5%로 증가하였다. 콩나물에서 asparagine synthetase를 $(NH_4)_2SO_4$ fractionion 및 Sephadex G-150에 의해 정제하여 8.6배 정제하였다. 이 효소는 매우 불안정(不安定)하였으나 glycerol, mercaptoethanol 및 기질(基質)인 ATP, $Mg^{++}$이온에 의해 보호를 받았으며 이 산소(酸素)에 의해 최고(最高)의 Asn이 생성(生成)되는 ATP, Gln(또는 ${NH_4}^+$)의 농도는 표준반응 용액에서 각각의 구성농도를 변화시키면서 측정하였을 때 ATP 10 mM, ${NH_4}^+$는 50 mM, Gln은 10 mM이었다. $Mg^{++}$이온 대신 $Mn^{++}$, $Zn^{++}$, 및 $Fe^{++}$로 대치할수 없었으며 Asp에 대한 Km값은 3.1 mM이었고 효소작용의 최적(最適) pH는 7.5이었다. Amide donor로서 $NH_2OH$로 대치한 결과 ${\beta}-aspartyl$ hydroxamate가 생성(生成)되어, 효소의 열불안성(熱不安性), amide donor로서 Gln 이용 및 SH기(基)에 의한 효소안정성을 비추어 보아, 같은 두과식물(荳科植物)인 완두와 비슷하게 asparagine synthetase는 ${\beta}-aspartyl$ adenylate의 중간반응(中間反應)을 거치는 기작(機作)에 의해 Asn을 생합성(生合成)하는 것을 알았다.