Báo cáo khoa học: ATP N-glycosidase A novel ATP-converting activity from a marine sponge Axinella polypoides

ATP N-glycosidase

Tác giả: Tõnu Reintamm, Annika Lopp, Anne Kuusksalu, Tõnis Pehk và Merike Kelve

Lĩnh vực: Hóa sinh, Sinh học phân tử

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu này mô tả việc phát hiện và đặc trưng hóa một hoạt tính enzyme mới từ một loài bọt biển biển có tên khoa học là Axinella polypoides. Enzyme này, được đặt tên là ATP N-glycosidase, có khả năng chuyển đổi adenosine-5′-triphosphate (ATP) thành adenine và ribose-5-triphosphate. Chiết xuất thô từ A. polypoides cho thấy khả năng thủy phân 25 µmol ATP mỗi phút trên mỗi gam trọng lượng bọt biển ướt. Hoạt tính xúc tác này có thể so sánh với hoạt tính đặc hiệu của các enzyme plant adenosine và bacterial AMP nucleosidases đã được tinh sạch.

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng ATP là cơ chất ưa thích của enzyme mới này, mặc dù bất kỳ hợp chất nào chứa gốc adenosine-5′-diphosphoryl cũng có thể bị phân cắt. Các đặc tính sinh hóa, bao gồm giá trị Km và các yêu cầu về môi trường, của ATP N-glycosidase cho thấy sự tương đồng với các nucleosidase đặc hiệu với adenine đã được mô tả trước đây. Tuy nhiên, mô hình đặc điểm sinh hóa của nó không hoàn toàn khớp với bất kỳ enzyme nào trong số đó.

Mục lục chi tiết:

• ATP N-glycosidase
• A novel ATP-converting activity from a marine sponge Axinella polypoides
• Keywords: adenosine nucleotide metabolism; ATP; Axinella polypoides; marine sponge; nucleosidase.
• Correspondence to M. Kelve, Laboratory of Molecular Genetics, National Institute of Chemical Physics and Biophysics, Akadeemia tee 23, 12618 Tallinn, Estonia. Fax: +372 6398382. Tel.: +372 6398352, E-mail: merike@kbfi.ee
• Abbreviations: DAB-ATP, γ-P-(4-amino-n-butylamido)adenosine-5′-triphosphate; cADPR, cyclic ADP-ribose; cADPRP, cyclic ADP-ribose 2′-phosphate; ADPR, β-P-(5-ribosyl) adenosine-5′-diphosphate (ADP-Ribose); ATPR, γ-P-(5-ribosyl) adenosine-5′-triphosphate; ATePR, 8-P-(5-ribosyl) adenosine-5′-tetraphosphate; APPR, ε-P-(5-ribosyl)adenosine-5′-pentaphosphate; FDPR, β-P-(ribosyl)-lactoflavin-5′-diphosphate; MTA, 5′-methylthio-5′-deoxyadenosine; SAH, S-adenosylhomocysteine; Ado, adenosine; 2-5 A, 5′-tri (di-, mono-)phosphorylated (2′,5′) oligoadenylates; (2′,5′)p3An, 5′-triphospho(2′,5′) oligoadenylates; (2′,5′)An, (2′,5′) oligoadenylates; A5’pn5’A, P¹,P “-bis(5′-adenosyl)oligophosphates; NDPR, β-P-(5-ribosyl)-1-β-D-ribofuranosylnicotinamide-5′-diphosphate.
• Enzymes: snake venom phosphodiesterase (EC 3.1.15.1); alkaline phosphatase (EC 3.1.3.1); ribonuclease U2 (EC 3.1.27.4); purine nucleosidase (EC 3.2.2.1); 5′-methylthioadenosine/S-adenosylhomocysteine (MTA/SAH) nucleosidase (EC 3.2.2.9, EC 3.2.2.16); AMP nucleosidase (EC 3.2.2.4); adenosine nucleosidase (EC 3.2.2.9); ADP ribosyl cyclase (EC 3.2.2.5).
• (Received 13 June 2003, revised 18 August 2003, accepted 26 August 2003)
• Materials and methods
• Reagents and enzymes
• Preparation of sponge extracts and their characterization
• HPLC analysis
• ATP N-glycosidase assay
• NMR measurements
• Results
• Incubation of ATP with A. polypoides extract gives unexpected UV254 visible single product identified as adenine
• Fig. 1. HPLC analysis of products formed by A. polypoides extract from exogenous ATP.
• Adenine is not a result of a multistep conversion of ATP by phosphatases and N-glycosidases
• The second product of ATP degradation in A. polypoides extract is ribose-5-triphosphate
• Fig. 2. NMR spectra of D-ribose-5-triphosphate.
• Preliminary kinetic studies of the hydrolysis of the N-glycosidic bond in ATP by the A. polypoides ATP N-glycosidase
• Fig. 3. Progress curves of ATP degradation by A. polypoides crude extract.
• Fig. 4. Lineweaver-Burk plots of A. polypoides ATP N-glycosidase activity on ATP and ADP.
• Fig. 5. Inhibition of A. polypoides ATP N-glycosidase by adenine.
• Fig. 6. Influence of pH and ionic strength on N-glycohydrolysis rate of ATP.
• ATP N-glycosidase from A. polypoides is capable of releasing adenine from a wide range of substrates containing an adenosine-5′-diphosphoryl fragment
• Fig. 7. Temperature dependency of ATP N-glycohydrolysis by A. polypoides crude extract.
• Table 2. The initial rates of adenine release from different substrates by A. polypoides extract.
• Fig. 8. Progress curves of NAD+, NADP+ and cADPR, incubated with A. polypoides crude extract.
• Possible involvement of ATP N-glycosidase in the NAD+/cADPR signalling pathway
• Biochemical characterization of A. polypoides
• Fig. 9. Ribosomal RNA of A. polypoides.
• Discussion
• Table 3. Comparison of enzymatic properties of ATP N-glycosidase from A. polypoides with other adenine-releasing nucleosidases. ND, Not determined.