Aspergillus fumigatus IFO 5840이 생산하는 cytosine deaminase에 미치는 cytosine analogue의 영향을 조사하여 다음의 결과를 얻었다. 1. Cytosine deaminase의 강한 저해를 나타내는 cytosine analogue는 2-thiouracil, 2-thiocytosine, 2-mercaptopyrimidine, 및 6-azacytosine이었다. 2. 본 효소에 대한 2-thiocytosine 및 6-azacytosine의 50% 효소활성 저해농도(HIC)는 각각 0.80mM과 1.15mM이었다. 3. 2-thiocytosine은 일정한 수준에서 본 효소의 반응을 정지시키는 반면, 6-azacytosine은 반응시간에 비례하여 일정한 비율로 저해하였다. 4. 2-thiocytosine과 6-azacytosine은 cytosine이나 5-fluorocytosine의 기질 종류에 관계없이 본 효소의 저해제로 작용하였으며 2-thiocytosine이 6-azacytosine보다 약 2배 정도의 높은 저해를 나타내었다. 5. cytosine을 기질로 하였을 경우, 2-thiocytosine과 6-azacytosine에 의해 경쟁적 저해를 나타내며 이들에 대한 Ki값은 각각 4.5$\times$10-4M과 1.756$\times$10-3M이었으며 cytosine, 2-thiocytosine 및 6-azacytosine에 대한 Hill 계수(Hn)는 각각 1.80, 1.81, 2.45로 나타났다.
Cytosine deaminase (cytosine aminohydrolase, EC 3.5.4.1) stoichiometrically catalyzes the hydrolytic deamination of cytosine and 5-fluorocytosine to uracil and 5-fluorouracil, respectively. Amino acid residues located in or near the active sites of the intracellular cytosine deaminase from chromobacterium violaceum YK 391 were identified by chemical modification studies. The enzymic activity was completely inhibited by chemical modifiers, such as 1mM NBS, chloramine-T, $\rho-CMB,\;\rho-HMB$ and iodine, and was strongly inhibited by 1mM PMSF and pyridoxal 5'-phosphate. This chemical deactivation of the enzymic activity was reversed by a high concentration of cytosine. Furthermore, the deactivation of the enzymic activity by $\rho-CMB$ was also reversed by 1mM cysteine-HCI, DTT and 2-mercaptoethanol. These results suggested that cysteine, tryptophan and methionine residues might be located in or near the active sites of the enzyme, while serine and lysine were indirectly involved in the enzymic activity. The intracellular cytosine deaminase from C violaceum YK 391 was assumed to be a thiol enzyme.
Cytosine deaminase는 세균과 효모에서는 연구되었으나 비교적 진화가 진행된 생물인 곰팡이에서는 전혀 연구되어 있지 않았다. 곰팡이 중 특히. 효소 활성이 높은 Aspergillus fumigatus로부터 cytosine deaminase를 추출하여 부분 정제한 효소의 특성을 규명하였다. 곰팡이의 cytosine deaminase는 pH 5.5-8.0에서 비교적 안정하나, 열 안정성은 아주 낮은 효소였으며 pH 7.0과 30-35$^{\circ}C$에서 반응 최적 조건을 나타내며 활성화 에너지 값(Ea)는 13,240ca1/mol 이었다. 본 효소는 cytosine 뿐만 아니라 5-methylcytosine과 5-fluorocytosine을 기질로 이용하며 cytosine에 대한 km값은 1.53mM이며, 분자량은 32,000 이었다. Cytosine deaminase의 효소 활성은 Hg$^{2+}$, Pb$^{2+}$, Cd$^{2+}$, Fe$^{2+}$에 의하여 저해되며 1mM ATP와 UTP에 의해서도 저해되었다. 더우기 본 효소는 o-phenanthroline, p-chloromercuribenzoate에 의하여 저해되기도 했다.
A bacterium, strain YK 391 producing extracellular cytosine deaminase, has been isolated from soil sample collected near Taegu City and identified. The strain YK 391 was observed to be a motile Gram-negative rod, and did not produced capsule nor spore. The bacterium produced acid from glucose and trehalose, not from arabinose. Esculine was nto hydrolyzed. The isolate could grow anaerobically at 37$\circ $C, but not at 4$\circ $C. Palmitoleic and palmitic acids comprised over 80% of the fatty acid composition of the strain. The strain. The strain YK 391 was identified as Chromobacterium violaceum YK 391 based on its morphological and physiolohical characteristics, and on the fatty acid composition. The extracellular cytosine deaminase produced by Chromobacterium violaceum YK 391 is believed to be unique because it was active not only on cytosine and 5-fluorocytosine but also on cytidine.
The antibacterial effect against cariogenic bacteria was evaluated in combination of 5-FC and intracellular cytosine deaminase from Chromobacterium violaceum YK 391. While S. mutans, L. parabuchneri and A. naeslundii showed antibacterial effect against 10 mM of 5-FU, S. intermedius, S. mitis, S. agalactiae, L. lactis, A. israelii, A. viscosus don't caused antibacterial effect. The addition of the cytosine deaminase and 10 mM of 5-FC to S. mutans, S. sanguis, L. brevis, L. parabuchneri, L. oris and A. naeslundii caused weakly antibacterial effect. S. sanguis caused weakly antibacterial effect against 10 mM of 5-FC. These results suggested that combination of the cytosine deaminase and 5-FC was showed the possibility to precautionary measures of dental caries.
DNA base인, Adenine, Guanine 그리고 Cytosine과 diaminecytosineplatinum(DCP)의 상호작용을 SC-MEH 방법에 의하여 계산한 결과, DNA base와 DCP 결합력의 크기는 guanine > adenine > cytosine임을 알 수 있었고, cis-백금(II)착물이 trans-백금(II) 착물보다 안정화에너지가 더 크게 나타남을 adenine-DCP 착물계에서 볼 수 있었다. DNA bases ring의 atomic charge는 백금(II)착물의 배위에 의해 많은 charge 변화가 있음을 관찰하였고, 이 효과에 의하여 백금(II)착물의 항암성 메카니즘을 설명할 수 있었다.
Cytosine deaminase (cytosine aminohydrolase, EC 3.5.4.1) stoichiometrically catalyzes the hydrolytic deamination of cytosine and 5-fluorocytosine to uracil and 5-fluorouracil, respectively. The intracellular cytosine deaminase from Chromobacterium violaceum YK 391 was purified to apparent homogeneity with 272.9-fold purification with an overall yield of $13.8\%$. The enzyme consisted of dimeric polypeptides of 63 kDa, and the total molecular mass was calculated to be approximately 126 kDa. Besides cytosine, the enzyme deaminated 5-fluorocytosine, cytidine, 6-azacytosine, and 5-methylcytosine, but not 5-azacytosine. Optimum pH and temperature for the enzyme reaction were 7.5 and $30^{\circ}C$, respectively. The enzyme was stable at pH 6.0 to 8.0, and at 30T for a week. About $70\%$ of the enzyme activity was retained at $60^{\circ}C$ for 5 min. The apparent $K_{m}$ values for cytosine, 5-fluorocytosine, and 5-methylcytosine were calculated to be 0.38 mM, 0.87 mM, and 2.32 mM, respectively. The enzyme activity was strongly inhibited by 1 mM $Hg^{2+},\;Zn^{2+},\;Cu^{2+},\;Pb^{2+},\;and\;Fe^{3+}$, and by o-phenanthroline, $\alpha,\;{\alpha}'$-dipyridyl, p-choromercuribenzoate, N-bromosuccinimide, and cWoramineT. In addition, the enzyme activity was strongly inhibited by I mM 2-thiouracil, and weakly inhibited by 2-thiocytosine, or 5-azacytosine. Finally, intracellular and extracellular cytosine deaminases from Chromobacterium violaceum YK 391 were found to have a different optimum temperature, apparent $K_{m}$ value, and molecular mass.
본 연구에서는 cytosine deaminase(CODase)의 활성이 비교적 높은 Chromobacterium violaceum YK 391의 생육과 세포내 CODase의 최적 배양조건을 규명한 결과, soluble starch 0.75%, peptone 1.5%, yeast extract 0.1%, meat extract 0.1%, NaCl 0.01%, $K_2HPO_4$ 0.05%였다. 배지의 초기 pH 6.5에서 7.5까지 생육과 더불어 효소생성이 가장 양호했지만 산성 혹은 염기성 쪽으로 갈수록 균의 증식의 둔화와 더불어 효소생성 정도도 낮아졌다. 효소 생성에 미치는 배양 온도의 영향을 검토한 결과, 균의 생육은 저온보다는 $28^{\circ}C$에서 $30^{\circ}C$의 온도에서 양호하였으며, 40도씨 이상의 고온에서는 생육 및 효소 생성이 점차적으로 낮아졌고 균의 증식과 배양일수에 따른 효소활성에 있어서 균은 12시간의 유도기를 거쳐 배양 72시간 이후에 최대 생육도를 나타냈으며 균의 증식과 효소 생성 정도는 거의 일치하는 양상을 나타냈다.
Bacillus stearothermophilus 의 cytosine deaminase (EC 3. 5. 4.1 )를 수율 52.7% 로 7.2배 부분정제했다. 부분정제된 cytosine deaminase 는 cytosine 을 유일한 기질로 이용하였으머 5-methylcytosine 과 5-fluorocytosine 은 기질고 이용되지 못햇으며 cytosine 에 대한 Michaelis 정수 Km 값은 5.9 mM 이었다. 본효소는 pH 4.0 에서 7.0 까지의 폭 넓은 pH 영역에서 안정했으며 80.deg.C 에서 10 분간 열처리하여도 75% 이상의 효소활성이 잔존하여 높은 내열성 효소였다. 본 효소의 반응최적 pH 는 7.0-7.5 였으며 반응 최적 온도는 35. 37.deg.C 였다. 그리고 Arrhenium plot 에 의하여 계산된 활성화 에너지 값(Ea value) 은 26 Kcal/mol 이었다. 본 효소는 중금속인 1 mM의 $Cd^{2+}$ , $Hg^{2+}$ 및 $Cu^{2+}$ 에 의하여 완정히 실활되었으며 GMP 와 CMP 에 의해서는 효소활성이 촉진되었다. 특히 본 효소는 p-chloromercuribenzoate 에 의하여 효소 활성이 강하게 저해되어 thiol 효소임을 추정할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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