Characterization of Cysteine Residues in Cabbage Phospholipase D by Sulfhydryl Group Modifying Chemicals

SH group modifying chemicals were used to characterize the eight cysteine residues of cabbage PLD. 5,5-dithiobis(2-nitrobenzoate)(DTNB) was used to titrate the SH group of cysteine residues . Based on the optical density at 412nm due to the reduced DTNB, 4 SH groups are found to be present in a native PLD while 8 SH groups in the denatured PLD whose tertiary structure was perturbed by 8M urea. The results imply that among the 8 cysteine residues of PLD, the half(4) are exposed on the surface whereas the other half are present at the interior of the enzyme tertiary structure. The PLD was inactivated by SH modifying reagents such as p-chloromercuribenzoate(PCMB), iodoacetate, iodoacetamide, and N-ethylmaleimide. At the addition of dithiothreitol(DTT) only the PCMB inhibited PLD activity was recovered reversibly. The micro-environment of the exposed SH group of cysteine residues was examined with various disulfide compounds with different functional groups and we found that anionic or neutral disulfides appear to be more effective than the positively charged cystamine for inactivating the PLD activity. The effect of redox state of cysteine residues on the PLD activity was further explored with H2O2. The oxidation of SH groups by H2O2 inhibited the PLD activity more than 70%, which was mostly recovered by DTT. From these results, we could confirm chemically that all the cysteine residues of PLD are present as in their reduced SH forms and the 4 SH groups exposed on the surface of the enzyme may play important roles in the regulation of PLD activity.

설프히드릴 변형 화합물질들에 의한 양배추 포스포리파제 D의 시스테인 잔기의 특성

포스포리파아제 D(PLD)의 8개의 시스테인 잔기들의 특성을 파악하기 위해 설프히드릴(SH)기와 반응하는 각종 화학물질들을 동원하였다. 5,5-다이티오비스(2-니트로벤조산) (DTNB)는 시스테인 잔기의 SH기를 적정하기 위해 이용하였으며, 412nm에서의 환원된 DTNB의 값으로부터 자연 상태의 PLD는 1몰 당 4개의 SH기가 있는 것으로 나타났으나, 8 M의 요소 등으로 3차원 구조를 교란 시킨 변성된 PLD는 8개의 SH기가 적정되었다. 이 결과로 시스테인 잔기의 반(4개)은 외부에 노출되어 있고 그 나머지 반은 내부에 가려져 있다고 추정할 수 있다. SH기 변형 시약인 p-클로로머큐리벤조산(PCMB), 요오드아세트산, 요오드아세트아미드, 그리고 N-에칠마레이미드 등은 모두 PLD를 비활성화 시켰다. 이들 중 다이티오스라이톨(DTT)로 처리했을 때 유일하게 PCMB에 의해 비활성화 된 PLD는 가역적으로 그 활성이 회복되었다. 다양한 작용기를 갖는 다이설파이드들을 이용한 노출된 SH기의 주위 환경을 검토한 결과 음전하나 전하를 띄지 않은 다이설파이드들이 양전하를 띈 시스타민 보다 더 효과적으로 PLD를 비활성화 시키는 것으로 나타났다. 그 이외 시스테인 잔기의 산화-환원 전환이 PLD 활성에 미치는 영향을 과산화수소를 이용하여 검토하였다. 과산화수소 산화에 의해 70% 이상 잃은 PLD 활성은 대부분 DTT에 의해 복원되었다. 이들 결과로부터 양배추 PLD의 시스테인 잔기들이 모두 SH기로 존재한다는 것을 반응을 통해 확인 할 수 있었으며, 또한 외부에 노출된 4개의SH기는 PLD 활성 조절에 지대한 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다.