식물 뿌리세포의원형질막 및 액포막에 위치하는 H+-ATPase들은 세포의 여러 가지 생리활성에 중요한 역할을 수행한다. H+-ATPase의 생리활성 특성을 조사하기 위하여 토마토 뿌리조직으로부터 마이크로솜을 분리하고, H+-ATPase 활성에 미치는 음이온의 효과를 조사하였다. 다양한 종류의 음이온들이 H+-ATPase의 활성을 저해함을 확인하였으며, 이들 중 특히 효소의 저해정도가 다른 citrate와 인산을 선택하여 작용특성을 조사하였다. Citrate에 의한 ATPase 활성저해는 3mM 이상에서 나타났고, 20 mM citrate는 활성을 50-60% 저해하였다. 그러나, citrate,의 저해효과는 MG2+의 농도를 증가시킬수록 감소하여, citrate에 의해 저해된 ATPase 활성은 Mg2+에 의해 회복되는 것으로 나타났다. 즉, 7 mM Mg2+을 첨가하였을 때, citrate에 의한 활성저해는 관측되지 않았고 ATPase 활성은 대조활성과 비슷한 수준으로 회복하였다. 이러한 결과는 citrate가 Mg2+을 chelation함으로써 H+-ATPase의 활성을 저해하기 때문이다. 한편, 인산에 의한 ATPase 활성저해는 3mM 이상의 농도에서 나타났고, 30 mM 인산은 ATPase의 활성을 50% 저해하였다. 인산에 의해서 저해된 ATPase의 활성은 MG2+의 농도증가에 의해 회복되지 않아, 인산에 의한 저해효과는 Mg2+과 무관하였다.
H+-ATPases located on plasma and vacuolar membranes play major roles in various cellular physiological processes. In order to investigate the physiological roles of H+-ATPases, microsomes were prepared from tomato roots and the effects of various anions were measured on the activities of H+-ATPases. H+-ATPase was inhibited by various anions. Citrate and phosphate were chosen to investigate detailed inhibitory mechanisms on ATPases since they showed different levels of inhibition. Inhibitory effect of citrate was observed at the concentrations above 3 mM. when 20 mM citrate was added, the H+-ATPase activity was decreased by 50-60%. However, the inhibitory effect of citrate was decreased by increasing the concentration of Mg2+. The citrate-induced inhibited activity was recovered by the addition of Mg2+. Addition of 7 mM Mg2+ completely removed the inhibitory effect of citrate and the activity recovered to the level of the control experiment. These results imply that citrate chelates Mg2+ and thus inhibits H+-ATPases. Meanwhile, the inhibitory effect of phosphate was observed at the concentration above 3 mM and the activity was decreased by 50% in the presence of 30 mM phosphate. Further addition of Mg2+ showed no recovery on the activity. These results imply that the inhibitory effect of phosphate is not dependent upon the concentration of Mg2+.
Key words: anion, citrate, phosphate, H+-ATPase, tomato roots
Abbreviation: PK, pyruvate kinase; LDH, lactate dehydrogenase; HEPES, N-(2-hydroxyethyl)-piperazine-N'-(2-ethanesulfonic acid); NADH, nicotinamide adenine dinucleotide
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