• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권1호
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• pp.201-206
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• 2013

The second-order rate constants have been measured spectrophotometrically for the reactions of paraoxon 1 and parathion 2 with a series of alicyclic secondary amines, $OH^-$ and $HOO^-$ ions in $H_2O$ at $25.0{\pm}0.1^{\circ}C$. A linear Br${\o}$nsted-type plot with ${\beta}_{nuc}$ = 0.40 was obtained for the reactions of 1 with amines and $OH^-$. The reaction has been concluded to proceed through a concerted mechanism. $HOO^-$ deviates positively from the linear Br${\o}$nsted-type plot, implying that the ${\alpha}$-effect is operative. The magnitude of the ${\alpha}$-effect ($k_{HOO^-}/k_{OH^-}$) was found to be ca. 55 for the reaction of 1 and 290 for that of parathion 2, indicating that $HOO^-$ is highly effective in decomposition of the toxic phosphorus compounds although it is over 4 $pK_a$ units less basic than $OH^-$. Among the theories suggested as origins of the ${\alpha}$-effect (e.g., TS stabilization through an intramolecular Hbonding interaction, solvent effect, and polarizability effect), polarizability effect appears to be the most important factor for the ${\alpha}$-effect in this study, since the polarizable $HOO^-$ exhibits a larger ${\alpha}$-effect for the reaction of the more polarizable substrate 2.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2005년도 생물공학의 동향(XVI)
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• pp.496-496
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• 2005

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2003년도 생물공학의 동향(XII)
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• pp.457-458
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• 2003

• Archives of Pharmacal Research
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• 제14권4호
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• pp.330-335
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• 1991

The effects of physostigmine and neostigmine on the parathin induced toxicity were examined in adult female rats. Physostigmine $(100\;{\mu}g/kg,\;ip)$ or neostigmine $(200\;{\mu}g/kg,\;ip)$ inhibited acetylcholinesterase (AChE) and cholinesterase (ChE) activities in blood, brain and lung when the enzyme activity was measured 30 min after the treatment. At the doses of two carbamates equipotent on brain AChE, neostigmine showed greater inhibition on peripheral AChE/ChE. The enzyme activity returned to normal in 120 min following the carbamates except in the lung of rats treated with neostigmine. Carbamates administered 30 min prior to parathion (2 mg/kg) antagonized the inhibition of AChE/ChE by parathion when the enzyme activity was measured 2 hr following parathion. Neostigmine showed greater protective effect on peripheral AChE/ChE. The effect of either carbamate on AChE/ChE was not significant 2 hr beyond the parathion treatment. Carbamates decreased the mortality of rats challenged with a lethal dose of parathion (4 mg/kg, ip) either when treated alone or in combination with atropine (10 mg/kg, ip). Lethal action of paraoxon (1.5 mg/ks ip), the active metabolite of parathion was also decreased by the carbamate treatment indicating that the protection was not mediated by competitive inhibition of metabolic conversion of parathion to paraoxon. The results suggest that carbamylation of the active sites may not be the sole underlying mechanism of protection provided by the carbamates.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제31권1호
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• pp.144-153
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• 2021

Organophosphorus nerve agents (OPNAs), including both G- and V-type nerve agents such as sarin, soman, tabun and VX, are extremely neurotoxic organophosphorus compounds. Catalytic bioscavengers capable of hydrolyzing OPNAs are under development because of the low protective effects and adverse side effects of chemical antidotes to OPNA poisoning. However, these bioscavengers have certain limitations for practical application, including low catalytic activity and narrow specificity. In this study, we generated a fusion-hybrid form of engineered recombinant human paraoxonase 1 (rePON1) and bacterial organophosphorus hydrolase (OPH), referred to as GV-hybrids, using a flexible linker to develop more promising catalytic bioscavengers against a broad range of OPNAs. These GV-hybrids were able to synergistically hydrolyze both G-type OPNA analogs (paraoxon: 1.7 ~ 193.7-fold, p-nitrophenyl diphenyl phosphate (PNPDPP): 2.3 ~ 33.0-fold and diisopropyl fluorophosphates (DFP): 1.4 ~ 22.8-fold) and V-type OPNA analogs (demeton-S-methyl (DSM): 1.9 ~ 34.6-fold and malathion: 1.1 ~ 4.2-fold above) better than their individual enzyme forms. Among the GV-hybrid clones, the GV7 clone showed remarkable improvements in the catalytic activity toward both G-type OPNA analogs (kcat/Km (106 M-1 min-1): 59.8 ± 0.06 (paraoxon), 5.2 ± 0.02 (PNPDPP) and 47.0 ± 6.0 (DFP)) and V-type OPNA analogs (kcat/Km (M-1 min-1): 504.3 ± 48.5 (DSM) and 1324.0 ± 47.5 (malathion)). In conclusion, we developed GV-hybrid forms of rePON1 and bacterial OPH mutants as effective and suitable catalytic bioscavengers to hydrolyze a broad range of OPNA analogs.

• 한국응용곤충학회지
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• 제31권2호
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• pp.122-132
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• 1992

신규화합물의 in Vitro AChE 저해력을 평가하기 위한 저해시험법의 확립을 목적으로 실험을여 다음과 같은 결과를 얻었다. {TEX}$I_{50}${/TEX} 산출이 가능한 고정시간 저해시험(fixed time inhibition test)의 경우, DFP, DDVP 및 paraoxon과 같은 대표적 AChE 저해제의 저해력 평가에 적당한 저해시간은 10분 정도로 조사되었으며, 10분간의 저해조건하에서 ester group을 보유한 신규화합물의 저해여부 및 정도의 평가에 효과적인 시험농도는 10$\mu$M 수준으로 판정되었으나 다른 화합물의 경우에는 보다 높은 농도로부터 단계적 저해시험이 필요한 것으로 보였다. {TEX}$K_{d}${/TEX}, {TEX}$k_{3}${/TEX} 및 {TEX}$k_{i}${/TEX}와 같은 저해상수의 산출을 위한 경시적 저해시험(Progressive inhibition test)에 있어서, 본 실험의 장시간 저해(0.8~13.3분)와 낮은 저해제농도(1$\times${TEX}$10^{-9}${/TEX}~2$\times${TEX}$10^{-6}${/TEX}M)의 조건하에서는 극히 낮은 {TEX}$K_{d}${/TEX}(1.3$\times${TEX}$10^-{8}${/TEX}~5.6$\times${TEX}$10^{-7}${/TEX}M) 및 {TEX}$K_{3}${/TEX}(0.21~{TEX}$0.27min^{-1}${/TEX})가 관찰되었으나 저해제간의 저해독성 조사에는 충분한 타당성을 가지는 것으로 조사되었다. 또한 DFP, paraoxon 및 신규화합물인 KH501간의 현격한 저해력 차이는 {TEX}$K_{d}${/TEX}의 차이 즉, 저해제와 AChE간의 친화력 차이에 기인된 것으로 판명되었다. 따라서 AntiChE 스크리닝에 있어서 1차단계에서는 고정시간 저해법을 통하여 산출된 {TEX}$I_{50}${/TEX}를 바탕으로 하여 저해력 유무 및 정도를 파악하고, 1차단계에서 고도의 AChE 저해력이 인정된 신규 화합물을 대상으로 2차단계인 경시적 저해법을 이용하여 저해양상 및 특성을 조사하는 것이 합리적인 체계일 것으로 생각되어진다.

• BMB Reports
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• 제31권3호
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• pp.296-302
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• 1998

A potentiometric flow injection biosensor for the analysis of anti-cholinesterases (anti-ChEs), based on inhibition of enzyme activity, was developed. The sensor system consists of a reactor with acetylcholinesterase (AChE) immobilized on controlled pore glass and a detector with an $H^{+}-selective$ PVC-based membrane electrode. The principle of the analysis is based on the fact that the degree of inhibition of AChE by an anti-ChE is dependent on the concentration of the anti-ChE in contact with AChE. The sensor system was optimized by changing systematically the operating parameters of the sensor to evaluate the effect of the changes on sensor response to ACh. The optimized biosensor was applied to the analysis of paraoxon, an organophosphorus pesticide. Treatment of the inhibited enzyme with pyridine-2-aldoxime fully restored the enzyme activity allowing repeated use of the sensor.

• 한국연초학회지
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• 제21권1호
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• pp.49-56
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• 1999

Classification of esterase isozymes of the apterous green peach aphids (Myzus persicae Sulzer) collected in tobacco fields were investigated by the native polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE). A total of twelve esterase bands were identified in adult apterous aphid, and the difference of enzyme band activity in the clones was observed at the first and second bands group. Esterases of green peach aphids reacted with specific substrate were more stained $\alpha$-naphthyl acetate than $\alpha$-naphthyl propionate, and $\alpha$-naphthyl acetate more than $\beta$-naphthyl acetate. Twelve esterases on the basis of inhibition by the three types of inhibitors (organophosphates: 2.5$\times$10$^{-3}$ M paraoxon, 4$\times$10$^{-3}$ M DFP; eserine sulfate : 2$\times$10$^{-3}$ M eserin; sulfhydryl reagents: 2$\times$10$^{-3}$ M p-HMB) were classified into three class, namely, cholinesterase (ChE) I, II, carboxylesterase (CE) and arylesterase (ArE), and these classes contained 3, 4, 3 and 2 isozymes, respectively.

• 한국응용곤충학회지
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• 제35권3호
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• pp.254-259
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• 1996

Yumenoshima III 집파리 계통을 ethyl fenitrothion으로 30세대 도태시킨 EF-30 계통에 있어서의 parathion 저항성 메카니즘을 생화학적으로 조사하였다. 아세틸콜린에스테라제 저해활성은 저항성계통과 감수성 SRS 계통간에 커다란 차이를 보여 이 효소의 감수성 저하가 저항성의 주료 메카니즘으로 작용하고 있음을 알 수 있었다. 양 계통에 있어서의 parathion과 paraoxon의 in vitro 분해활성은 미크로좀 및 수용성 분획과 관련이 있으며, 각각 NADPH와 glutathione을 필요로 하였다. 저항성계통은 감수성계통에 비하여 GSH S-transferase 활성이 높아 이 효소가 저항성 메카니즘에 중요한 역할을 하고 있는 것으로 추정되었다. 저항성계통은 parathion에 대하여 101,487배, ethyl parathion에 대하여 25,914배의 저항성비를 나타내어 parathion이 GSH S-transferase의 기질로 작용하고 있음을 알 수 있었다. 이상의 결과로부터 EF-30 계통에 있어서의 저항성 메카니즘에는 수종의 요인이 관여하여 parathion에 대하여 높은 저항성을 나타냄을 알 수 있었으나, 이들 요인이외에 타 요인의 관여를 배제할 수 없었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권8호
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• pp.822-828
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• 2005

본 연구에서는 대표적인 유기인계 농약인 parathion을 대상으로 태양광의 조사 하에 $TiO_2$ 광촉매반응과 광반응에 의한 처리를 수행하였다. 실험의 결과 $TiO_2$ 광촉매반응이 광반응과 $TiO_2$ 흡착 조건에 비하여 효과적으로 parathion을 제거시켰다. 10 mg/L의 parathion은 90분 이내에 광촉매 반응으로 완전히 제거되었으며 반응시간 150분 후에 TOC는 약 63% 정도 감소되었다. 광촉매 반응에 의한 parathion의 분해에 따라, 질소 형태의 이온 부산물은 ${NO_2}^-$, ${NO_3}^-$, 그리고 ${NH_4}^+$가 발견이 되었고, 황은 ${SO_4}^{2-}$로 약 80%, 그리고 인은 ${PO_4}^{3-}$로 5% 이하로 회수되었다. 또한 parathion의 분해시 유기중간 생성물은 paraoxon과 4-nitrophenol 등이 측정되었으며, 이들 부산물들은 반응이 진행되어 가며 계속 분해됨을 보였다. 광촉매 반응과 광반응에 의하여 처리된 용액의 독성의 감소를 평가하기 위하여 두 가지 생물종인 V. fischeri와 D. magna를 이용하여 처리수의 급성 독성의 감소를 알아보았다. 두 가지 생물종 모두 광촉매반응 조건에서는 처리수의 상대독성이 초기에 비해 반응시간 150분 후에 거의 모두 감소되었고, 광반응 조건에서는 V. fischeri와 D. magna 각각에 대해서 76%와 57%의 상대독성 감소가 관찰되었다. Parathion과 TOC의 감소와 급성독성의 저감양상은 유사한 경향을 보였다.