곁사슬형 Polyethylene Glycol을 가진 Adenosine Deaminase 거대분자 결합체의 생화학적 특성 = Biochemical Properties of Macromolecular Conjugates of Adenosine Deaminase with Pendant-Type Polyethylene Glycol
혈색소, 홀몬 및 효소들과 같은 단백질은 질병 치료에 흔히 이용되고 있으나 이들은 생체 내로 투여하였을 때 치료제로서의 안정성과 항원성이 문제가 되어 그 효능을 기대하기 힘든 경우가 적지 않다. 저자들은 이러한 결점을 개선해 보고자 그 첫 단계로 비항원성 합성 고분자 화합물인 곁사슬형 polyethylene glycol(PEG)을 단백질의 실험모델로 사용한 효소 adenosine deaminase(ADA)에 결합시켜 이 복합체(PEG-ADA)의 물리적 및 생화학적 성질에 대하여 조사하였다. 연구 결과 곁 사슬형 PEG-ADA는 PEG로 인해 ADA가 변형되었지만, 효소활성이 유지되고 있었으며 단백질 분해효소에 대해서도 안정되어 있음을 보여 주었다.
더보기The enzyme is usually limited to use as a therpeutics because of its own instability and antigenicity. Adenosine deaminase(ADA), which was selected as a model of enzymes in this study, was modified by a pendant-type polyethylene glycol(PEG) in order to reduce the nzyme's own disadvantages, and the authors studied about the biochemical characteristics of the pendant type PEG-ADA conjugate to elucidate whether this conjugate could be a more improved and effective therapeutic enzyme haying stability and non-antigenicity.
Calf adenosine deaminase was modified with pendant-type polyethylene glycol using cyanuric chloride as a coupler. The covalent attachmant of PEG to ADA altered the kinetic profile of the enzyme in which the value of Km for adenosine was decreased. The Km value of the ADA and PEG-ADA10 were 30 μM, 25 μM against adenosine, respectively. But the PEG-ADA20 exhibited reasonable retention of catvlytic activity with an increased Km, which was 50 μM against adenosine. The ADA and PEG-ADA showed optimum in acidic direction.
The ADA and PEG-ADA had same temperture optima of 50℃. Thermal inactivation at the temperature above optima was essentially the same between the native and modified enzymes. PEG appeared to have no effect of stabilizing enzymes on high temperature. This suggested that PEG attachment caused some destabilization of the adenosine deaminase structure. PEG-ADA also demonstrated a resistance to the proteolytic digestion by trypsin and chymotrypsin. The electrophoretic mobility in polyacrylamide gels of PEG -ADA was reduced as compared to the native enzyme. The unmodified enzymes showed single band, whereas the modified ones formed a mumber of bands throughout the gels. The decreased electrophoretic mobility of PEG-ADA might be due to a charge-shielding effect of the hydrophilic PEG shell surrounding the enzyme. In addition, the increased size of the adducts might serve to retard migration in the polyacrylmide gels. The alteration of the pH dependance and the dramatically decreased mobility in polyacrylamide gel electrophoresis of the PEG-enzyme pointed up the effect of PEG modification on the apparent charge of the enzyme molecules. It was believed to be due to a change in conformation dictated by the charge of the PEG-enzyme or imposed by the covalent attachment of PEG to the enzyme. These results showed that the biochemical properties of adenosine deaminase were altered after chemical modification by pendant type PEG. The preparation of PEG-ADA retained the enzyme activity and had resistance against proteolytic enzymes.
The authors concluded that the pendant-type PEG-ADA might be available in the medical field in the future.
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