Evidences for Functionally Direct Coupling between Mitochondrial Phosphocreatine Formation and Oxidative Phosphorylation

Oxidative Phosphorylation계에 의한 Phosphocreatine의 생성 기작

As concentration of ADP was increased, the rate of phosphocreatine formation by respiring heart mitochondria was increased. The value of apparent Km of the phosphocreatine-forming mitochondria for ADP was estimated to be 0.0185 mM. This value was much lower than that of Km for ATP (0.31 mM) which was determined from the reaction of the soluble form of mitochondrial creatine kinase. The concentration of ATP remained constant during the respiring in the presence of ADP. The rate of accumulation of oxidative-phosphorylated ATP in the mitochondrial respiration medium was continuously monitored as a function of ADP concentration with the firefly luciferase-coupled assay. In that case, exogenous creatine did not affect the rate of accumulation of ATP, indicating that phosphocreatine-forming (i.e.,respiring) mitochondria in the presence of ADP did not use the ATP in the medium as a substrate.These results suggest that the heart mitochondrial creatine kinase bound to the inner membrane functionally tight-coupled to the oxidative phosphorylating system with respect to the respired ATP.

ADP 농도를 증가시킴에 따라 미토콘드리아에 의한 Phosphocreatine의 생성속도는 포화 경향을 보이면서 증진되었다. 이 조건에서 Phosphocreatne 생성 속도를 측정하여 가해준 ADP에 대한 Km값을 구해본 결과 0. 0185 mM 임을 알았고, 이 Km값은 미토콘드리아의 Oxidative Phosphoryla-tion게와 연계되지 않은 (추출한) 미토콘드리아 Creatine Kinase의 ATP에 대한 Km 값인 0. 21mM보다 훨씬 낮음을 알 수 있었다. 이 외에도 ADP 존재하에 Oxidative Phosphorylation에 의한 ATP 생성에 대한 Creatine Kinase의 활성의 영향을 살펴본 결과 이 조건에서 Phosphocreatine은 반응시간에 정비례하게 생성 되었으나, 생성된 ATP는 반응시간에 무관함을 보였다. 또한 Oxidative Phosphorylation에 의해 미토콘드리아 외부 Respiration 용액 내에 이 ATP가 축적되는 속도도 미토콘드리아 Creatine Kinase의 Phosphocreatine 생성과 무관함을 알수 있었다. 이상의 결과들은 Mitochondrial Creatine Kinase가 Oxidative Phosphorylation계와 기능적으로 밀접하게 연계되어 ATP가 아닌 Phophocreatine이 에너지 전달 물질로 직접 이용될 가능성을 시사해준다.