Ukr.Biochem.J. 2018; Том 90, № 5, вересень-жовтень, c. 28-33

doi: https://doi.org/10.15407/ubj90.05.028

Вплив органічних розчинників на активність фурину

02.11.2018   Uncategorized   No comments

Т. В. Осадчук1, О. В. Шибирин1, А. В. Семироз1, В. К. Кібірєв1,2

1Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, Київ;
2Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
e-mail: osadchuk@bpci.kiev.ua

Фурин належить до сімейства кальцій-залежних серинових пропротеїнконвертаз, які здійснюють перетворення неактивних прекурсорів протеїнів в зрілі поліпептиди. У модельних експериментах ми вивчили вплив на активність ензиму таких органічних розчинників, як ацетон, диметилсульфоксид (ДМСО), діоксан, ізопропанол і етанол. Знайдено, що в присутності ДМСО фурин зберігав свою вихідну активність до 88%, тоді як за наявності ацетону – всього лише до 30%. Встановлено таку послідовність зниження впливу органічних розчинників на фурин: ацетон> ізопропанол> етанол> діоксан> диметилсульфоксид. Досліджено взаємозв’язок між залишковою активністю фурину і такими параметрами розчинника, як діелектрична проникність, відносна полярність, дипольний момент і log P. Виявилося, що величина ефекту органічного розчинника не корелює ні з однією з наведених характеристик. Графіки в координатах Лейдлера-Скетчарда, які відповідно до теорії, мають бути лінійними, не є такими. Все це свідчить про те, що в розглянутій ензимній реакції важливу роль відіграють не тільки електростатичні взаємодії, але і гідрофобні контакти, водневі зв’язки та інші фактори також можуть впливати на каталіз фурином. Це видається актуальним для подальших досліджень у зазначеній області.

Ключові слова: , , , ,

Посилання:

  1. Molloy SS, Bresnahan PA, Leppla SH, Klimpel KR, Thomas G. Human furin is a calcium-dependent serine endoprotease that recognizes the sequence Arg-X-X-Arg and efficiently cleaves anthrax toxin protective antigen. J Biol Chem. 1992 Aug 15;267(23):16396-402. PubMed
  2. Hosaka M, Nagahama M, Kim WS, Watanabe T, Hatsuzawa K, Ikemizu J, Murakami K, Nakayama K. Arg-X-Lys/Arg-Arg motif as a signal for precursor cleavage catalyzed by furin within the constitutive secretory pathway. J Biol Chem. 1991 Jul 5;266(19):12127-30. PubMed
  3. Thomas G. Furin at the cutting edge: from protein traffic to embryogenesis and disease. Nat Rev Mol Cell Biol. 2002 Oct;3(10):753-66. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Artenstein AW, Opal SM. Proprotein convertases in health and disease. N Engl J Med. 2011 Dec 29;365(26):2507-18. PubMed,  CrossRef
  5. Seidah NG, Prat A. The biology and therapeutic targeting of the proprotein convertases. Nat Rev Drug Discov. 2012 May;11(5):367-83. PubMed, CrossRef
  6. Couture F, Kwiatkowska A, Dory YL, Day R. Therapeutic uses of furin and its inhibitors: a patent review. Expert Opin Ther Pat. 2015 Apr;25(4):379-96. PubMed, CrossRef
  7. Casey JR, Grinstein S, Orlowski J. Sensors and regulators of intracellular pH. Nat Rev Mol Cell Biol. 2010 Jan;11(1):50-61. PubMed, CrossRef
  8. Izidoro MA, Gouvea IE, Santos JA, Assis DM, Oliveira V, Judice WA, Juliano MA, Lindberg I, Juliano L. A study of human furin specificity using synthetic peptides derived from natural substrates, and effects of potassium ions. Arch Biochem Biophys. 2009 Jul 15;487(2):105-14. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  9. Rockwell NC, Fuller RS. Specific modulation of Kex2/furin family proteases by potassium. J Biol Chem. 2002 May 17;277(20):17531-7.  PubMed, CrossRef
  10. Izidoro MA, Assis DM, Oliveira V, Santos JA, Juliano MA, Lindberg I, Juliano L. Effects of magnesium ions on recombinant human furin: selective activation of hydrolytic activity upon substrates derived from virus envelope glycoprotein. Biol Chem. 2010 Sep;391(9):1105-12. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  11. Podsiadlo P, Komiyama T, Fuller RS, Blum O. Furin inhibition by compounds of copper and zinc. J Biol Chem. 2004 Aug 27;279(35):36219-27. PubMed, CrossRef
  12. Osadchuk TV, Shybyryn OV, Semyroz AV, Bondarenko OM, Kibirev VK. Influence of cations on furin activity. Ukr Biochem J. 2017;89(5):15-20. CrossRef
  13. Webb JL. Enzyme and metabolic inhibitors. M.:  Mir, 1966, 862 p. (In Russian).
  14. Gupta MN. Enzyme function in organic solvents. Eur J Biochem. 1992 Jan 15;203(1-2):25-32.  PubMed, CrossRef
  15. Doukyu N, Ogino H. Organic solvent-tolerant enzymes. Biochem Eng J. 2010;48(3):270-282. CrossRef
  16. Hemke VM, Dhundale VR. Effect of organic solvents on the activity and stability of an extracellular protease secreted by the haloalkaliphilic Bacillus firmus HS4. Int J Pure App Biosci. 2017;5(4):1980-1988.  CrossRef
  17. Badoei-Dalfard A, Karami Z. Screening and isolation of an organic solvent tolerant protease from Bacillus sp. JER02: Activity optimization by response surface methodology. J Mol Catal B: Enzymatic. 2013;89(2):15-23.  CrossRef
  18. Anbu P. Enhanced production and organic solvent stability of a protease from Brevibacillus laterosporus strain PAP04. Braz J Med Biol Res. 2016;49(4):e5178. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  19. Kosterin SA, Bratkova NF, Slinchenko NN, Zimina VP.  Effect of organic solvents on catalytic and functional activity of transport Ca2+,Mg2+-ATPase from smooth muscle cell membrane. Biofizika. 1998 Nov-Dec;43(6):1037-42. (In Russian). PubMed
  20.  Moelwyn-Huges EA. Physical chemistry. Book 2, Foreign Literature Publishing House M: 1962, 1148 p. (In Russian).
  21. Laidler KJ. The chemical kinetics of enzyme action. London, Oxford University Press, 1958. 420 p.
  22. Critchfield FE, Gibson JA, Hall JL. Dielectric constant for dioxane-water system from 20 to 35°. J Am Chem Soc. 1953;75(8):1991-1992. CrossRef
  23. Akerlof G. Dielectric constants of some organic-water mixtures at various temperatures. J Am Chem Soc. 1932;54(11):4125-4139. CrossRef
  24. Bhat JI, Manjunatha MN. Studies on the effect of dielectric constant on the salvation behavior of citric acid as a function of temperature. Arch Appl Sci Res. 2011;3(5):362-380.
  25. Malmberg CG, Maryott AA. Dielectric constant of water from 0° to 100° C. J Res Nat Bureau Stand. 1956;56(1):1-7.  CrossRef
  26. Gaylord Chemical Company, Sulfoxide Physical Properties, 2014, Bulletin 101.
  27. Dortmund Data Bank Software Package, 2012, 122 p.
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.