Characterization of proteases of Toxoplasma gondii

Toxoplasma gondii에서 단백질 분해 효소의 특징

The proteases of Toxoplasma gcndii were purified partially and characterisrd for some biochemical properties including various chromatographic patterns, major catalytic classes, and conditions to promote the activity of these enzymes. When Toxoplasma extract was incubated with 3H-casein at various pH, peak hydrolysis of casein was observed at pH 6.0 and at pH 8.5. Proteasfs working at pH 6.0 and at pH 8.5 were purified partially by conventional methods of chromatographies of DE52 anion rxchange, Sephadex G-200 gel permeation, and hydroxylapatite chromatography. Partially purified enzymes were tested by site-specific inhibitors and promotorf. The protease working at pH 6.0 was inactivated by iodoacetamide with LDso of 10-5 M and promoted by dithiothreitol, while the protease working at pH 8.5 was inhibited by phenylmethylsulfonyl fluoride with LD50 of 10-5 M and was Promoted by ATP (excess ATP beyond 2 mM inhibited the activity reversely). The protease of pH 8.5 had the activity of ATPase which might exert the energy to its action. Therefore the former was referred to as a cysteinyl acid protease and the latter, ATP-dependent neutral serine protease.

Toxeplasma의 추출액을 3H-casein을 기질로 반응시켰을 때, pH 6.0과 PH 8.5에서 casein을 분해하였으며, pH 6.0에서는 cysteinyl protease의 억제제 인 iodoacetamide(rAh)에 의해 억제되 었고, 활성제 인 dithiothreitol (DTT)에 의해 환성이 증가하였다. 또 pH 8.5에서는 serine protease의 억제제인 phenylmethylsulfonil fluoride (PMSF)에 의해 활성이 억제되었으며, ATP를 첨가할 때 그 활성이 증가하여 ATP 의존성 효소임을 알 수 있었다. 위의 단백질 분해 효소를 부분 정제하기 위해 여러 chromatography를 실시하였는데, 먼저 DE52 (2.Sfx40 cm)에 통과시켰을 때, 0.05M-0.IM NaCl에 의해 유출되는 분획이 pH 6.0에서 황성을 나타내었으며, 0.25V- 0.3M에서 유출되는 분획이 pH 8.5에서 황성을 나타내었다. 이 분회들을 각각 Sephadex G-200 ($2.50{\phi}{\times}40cm$) 에 통과시켜 pH 6.0에서 활성을 나타내는 분획은 exclusion limit내에서, pH 8.5의 분획은 exclusion limit 외에서 분획을 얻었다. 이들을 각각 hydroxylapatite ($2.50{\phi}{\times}10cm$과 $2.5{\phi}{\times}20cm$)를 통과시켜 각각을 0.05M Phosphate로 유출되는 분회에서 높은 환성을 얻었다. 부분 정제된 분획들의 특성을 검토하기 위하여 억제제를 농도별로 처리하였을 때, pH 0.0에서의 분해 효소는 10-3M IAA에 의해 활성이 반감되어 cysteinyl acid protease임을 알 수 있었다. pH 8.5에서의 분해 효소는 10-5M PMSF에 의해 활성이 반감되었고, ATP에 의해 활성이 증가(ATP의 농도가 2.0mM 이상에서는 억제)하여 ATP-dependent neutral serine protease임을 알 수 있었다.