Abstract
Previous biochemical studies indicate that $(Na^++K^+)-ATPase$ is composed of two subunits, ${\alpha}$ and ${\beta}$, in a form of ${\alpha}_2{\beta}_2$ with a molecular weight of approximately 300,000 daltons. There is also suggestive evidence that the $Na^+$, $K^+$ pump in human erythrocytes occurs in a complex with some glycolytic enzymes. We assessed here in situ assembly size of the $(Na^++K^+)-ATPase$ of human erythrocytes by applying classical target theory to radiation inactivation data of the ouabain-sensitive sodium flux and ATP hydrolysis of intact cells and ghosts. Cells(in the presence of cryoprotective agent) and ghosts were irradiated at $-45^{\circ}C$ to $-50^{\circ}C$ with an increasing dose of a 1.5 MeV electron beam, and after thawing, the pump and/or enzyme activities were assayed. Each activity measured was decreased as a simple exponential function of radiation dose, from which a radiation sensitive volume (target size) was calculated. When intact cells were used, the target size of both $(Na^++K^+)-ATPase$ and $Na^+$, $K^+$ pump was found to be approximately 600,000 daltons. This target size of the ATPase was reduced to approximately 325,000 daltons if the cells were pretreated with strophanthidin. When ghosts were used, the target size of the ATPase was again approximately 325,000 daltons. Our target size measurement suggests that, in intact cells, the $(Na^++K^+)-ATPase/Na^+,K^+$ pump exists either as a dimer of $(\alpha\beta)_2$ which is a functional unit or as a monomer of $(\alpha\beta)_2$ but in tight complex with other enzyme or enzymes. The results also suggest that this dimeric or heterocomplex association is dissociated during ghost preparation and strophanthidin treatment.
$(Na^++K^+)-ATPase$은 ${\alpha}$ 와 ${\beta}$의 두 subunits로 구성되어 있으며, 분자량이 약 300,000 daltons 정도되는 것으로 보아 ${\alpha}_2{\beta}_2$의 형태로 존재할 것으로 알려져 왔다 한편, 사람 적혈구막에 있는 $Na^+,\;K^+\;Pump$는 glycolytic enzymes과 complex를 이루고 있으리라는 보고도 있다. 우리는 이 실험에서 in situ상태의 사람 적혈구막$(Na^++K^+)-ATPase$의 분자량을 측정하기 위하여, 소위 말하는 ‘Target theory’를 radiation에 의한 ouabain sensitive한 $\Na^+$이동과, intact한 cells과 ghosts에서의 ATP가수분해능력의 inactivation data에 적용하였다. Intact한 cells은 cryoprotective agent의 존재하에서, ghosts는 직접적으로 액화질소의 용기속에 담고 온도를 $-45^{\circ}C$에서 $-50^{\circ}C$로 유지시키면서 1.5 MeV의 electron beam으로 조사한 후에 Pump의 기능내지 효소의 활성도를 측정하여 radiation에 따르는 inactivation의 정도를 측정하였다. 이득 활성도는 radiation의 양에 따라 simple exponential function으로 inactivation되었으며, 이로부터 radiation sensitive volume(target size)를 계산하였다. Target size는 intact한 cells을 사용하였을 경 우$(Na^++K^+)-ATPase$나 $Na^+,\;K^+\;Pump$ 모두 600,000 daltons으로 계산되었으며, 이 값은 만약 cells을 strophanthidin으로 먼저 처치하고 측정하면 약 325,000 daltons으로 감소하였다. Ghosts를 사용했을 경우에도$(Na^++K^+)-ATPase$의 target size는 역시 약 325,000 daltons이었다. 이상의 결과로 미루어 보아 intact한 cells에서는 $(Na^++K^+)-ATPase/Na^+,\;K^+\;Pump$가 $(\alpha\beta)_2$의 dimer 상태로 존재하거나 혹은 $(\alpha\beta)_2$의 monomer에 glycolytic enzymes과 같은 다른 enzymes이 붙어 functional한 구조를 이루고 있는 것이 아닌가 사료된다. 또한 실헐성적은 이러한 dimeric association 혹은 heterocomplex association은 ghost를 만드는 과정에서나 strophanthidin의 처치로 부서질 수 있음을 암시하고 있다.