Effect of Substrate Size on Activities of Thiocarbamides with the Human Flavin-containing Monooxygenase 3

사람 Flavin-containing Monooxygenase 3의 Thiocarbamide 화합물의 기질 크기에 따른 효소활성에 관한 연구

The flavin-containing monooxygenases(FMOs) (EC1.14.13.8) are NADPH0dependent flavoenzymes that catalyze oxidation of soft nucleophilic heteroatom centers in a range of structurally diverse compounds, including foods, drugs, pesticides, and other xenobiotics. In humans, FMO3 is quantitatively a major human liver monooxygenase. In the present study, the baculovirus expression vector system was used to overexpress human FMO3 in sect cells for stalytic studies. Microsomes isolated from Spodoptera frugiperda(Sf)9 cells infected with human FMO3 recombinant baculovirus catalyzed the NADPH-and O$_2$-dependent oxidation of methimazole, thiourea, and phenylthiourea. However there was no detectable activity with 1, 3-diphenylthiourea or larger thiocarbamides. Microsomes from control Sf9 cells were devoid of methimazole or thiourea S-oxygenase activity. 1, 3-diphenylthiourea is apparently completely excluded from the catalytic site, these amines drugs are probably approaching the upper size limits of xenobiotics accepted by human FMO3. The substrate specificity of this iosform in humans appears considerably more restriceted than that of pig, guinea pig, rat or rabbit FMO3.

FMOs (Flavin-containing monooxygenases, EC1.14.13.8)는 다양한 종류의 식품, 약물이나 기타 외래 유래물질 (xenobiotics)를 산화시키는 NADPH와 $O_2$ 의존성 약물대사효소이다. 현재까지 5종의 subfamily가 존재하는 것으로 보고되어 있으며 그 중 잘 알려진 FMO3는 대표적 인 subfamily로서 주로 간에 존재한다 사람FMO에 관한 연구는 최근 들어 활성화되기 시작했으며 질소, 황이나 인 등을 포함하는 친핵성 (nucleophilic) 화합물이 대표적인 기질로 보고되어 있다. 본 연구에서는 thiocarbamide를 포함하고 있는 화합물에 대한 사람의 FMO3의 기질 특이성을 알아보고자 하였다. 사람 FMO3를 baculovirus system을 이용하여 대량으로 발현시킨 후 그 microsomal FMO3를 분리하여 thiocholine assay를 시행하였다. 그 결과 methimazole, thiourea, and phenylthiourea는 낮은 $K_{m}$ (4-10$\mu$M)간을 갖는 반면, 이보다 기질의 크기가 큰 1 ,3-diphenylthiourea, 1, 3-bis (3, 4-dichlorophenyl)-2-thiourea, 1, 1-dibenzyl-3-phenol-2-thiourea에서는 효소활성이 나타나지 않았다. 이는 사람 fM01과 비교하여 볼 때 큰 차이는 없었으며, 다른 pig, guinea pig, rat, rabbit에서 보다 받아들일 수 있는 기질의 크기가 더 제한적임을 알 수 있었다.