Characterization of a new Anopheles dirus delta class glutathione S-transferase and interactions with the C-jun N-terminal kinase pathway components

การศึกษาการทำงานของเอนไซม์กลูตาไธโอน เอสทรานสเฟอเรสในยุง Anopheles dirus

Name: Rungrutai Udomsinprasert.

MeSH: Anopheles Dirus.

MeSH: Glutathione.

MeSH: Transferases.

Abstract: เอนไซม์กลูตาไธโอน เอสทรานสเฟอเรส (GST) ในแมลง มีความสำคัญในกลไกการดื้อต่อยาฆ่าแมลง ปัจจุบันถูกจำแนกออกเป็น 6 กลุ่ม ในอดีตเราได้ทำการศึกษาเอนไซม์จากยุงนำโรคมาเลเรีย Anopheles dirus 5 ชนิดในกลุ่มเดลต้าจากยีน 2 กลุ่มทั้งในเชิงของโครงสร้างและการเกิดปฎิกิริยาการทำลายสารพิษ วิทยานิพนธ์เล่มนี้เราได้ค้นพบเอนไซม์ GST ตัวใหม่ชื่อว่า adGSTD5-5 หมายถึงเอนไซม์จากยุง Anopheles dirus ชนิดเดลต้า กลุ่มที่ 5 ผลการทดลองพบว่าเอนไซม์ชนิดนี้เกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตไข่และมีปฎิกิริยาการทำลายสารพิษต่ำต่อสับสเตรทดั้งเดิม อย่างไรก็ตามเอนไซม์ชนิดนี้มีความสามารถในการเกิดปฎิกิริยาต่อ DTT ได้สูงสุด จากการศึกษาโครงสร้างของเอนไซม์ที่ตำแหน่งบริเวณเร่งของเอนไซม์ (active site) พบว่ามีส่วนยื่นและมีความเป็นประจุสูงกว่าเมื่อเทียบกับเอนไซม์ชนิดอื่นในกลุ่มเดียวกัน นอกจากนี้ GST สามารถควบคุมการทำงานของเอนไซม์ ในวิถี จูน ไคเนส (JNK) และเอนไซม์เบื้องบน (upstream kinase)ได้ ดังนั้นเราจึงทำการศึกษาความสัมพันธ์ของ GST และโปรตีนในกลุ่มจูนไคเนสในกลุ่มแมลงปีกคู่ (Dipteran) จากยุง Anopheles dirus GST กลุ่มเดลต้าหกชนิด และ Drosophila ไคเนสโปรตีนได้แก่ จูนไคเนส (JNK) และโปรตีนเบื้องบน (HEP) ผลการศึกษาพบว่า GST แต่ละชนิดมีผลควบคุมการทำงานของ JNK แตกต่างกัน โดยเอนไซม์กลุ่มที่ 1 ยับยั้งการทำงานในขณะที่เอนไซม์กลุ่มอื่นๆกระตุ้นการทำงานของ JNK นอกจากนี้ GST ทุกกลุ่มสามารถถูกยับยั้งปฎิกิริยาการทำงานโดย HEP หรือ JNK ประมาณ 50-80% ยกเว้น GST กลุ่มที่ 1 อีกเช่นกันที่ไม่สามารถถูกยับยั้งโดย JNK อย่างไรก็ตาม GST แต่ละกลุ่มมีค่าคงที่ในการจับกับโปรตีน HEP และ JNK ที่ใกล้เคียงกัน (20-70 nM) การศึกษาพบว่าในระหว่างที่มีการจับกันของ GST กับ JNK เอนไซม์ทั้งสองชนิดจะถูกกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของการคงสภาพของเอนไซม์ ซึ่งส่งผลโดยรวมต่อคุณสมบัติการเร่งปฎิกิริยาและคุณสมบัติทางโครงสร้าง โดยสรุปเอนไซม์ GST ชนิดเดลต้าทั้ง 6 กลุ่ม มีคุณสมบัติแตกต่างกันทั้งการเร่งปฎิกิริยา และหน้าที่ในการควบคุมโปรตีนในวิถีของจูนไคเนส

Abstract: Interest in insect GSTs has focused on their role in conferring insecticide resistance. Previously from the mosquito malaria vector Anopheles dirus, two genes encoding five delta class GSTs have been characterized for structural as well as enzymatic activities. We have obtained a new delta class GST gene and isoenzyme from An. dirus which we named adGSTD5-5. The adGSTD5-5 isoenzyme was identified and only detectably expressed in Anopheles dirus adult female. A putative promoter analysis suggests this GST has an involvement in oogenesis. The enzyme displayed little activity for classical GST substrates although it possessed the greatest activity for DDT observed for delta GSTs. Moreover, a crystal structure showed adGSTD5-5 possessed an elongated and more polar active site topology compared to other Delta GSTs. In addition to catalytic function, GST regulate JNK (c-Jun Nterminal kinase) signal transduction by interaction with JNK itself or other proteins upstream in the JNK pathway. We have studied GSTs and their interaction with components of the JNK pathway from Diptera. We have evaluated the effects of all six delta class adGSTs, D1-1, D2-2, D3-3, D4-4, D5-5 and D6-6, on the activity of full-length recombinant Drosophila HEP (mitogen-activated protein kinase kinase 7; where HEP stands for hemipterous) and the Drosophila JNK, as well as the reciprocal effect of these kinases on GST activity. Interestingly, these exerted different effects on JNK activity. adGSTD1-1 inhibited JNK activity, whereas the other GST isoforms activated JNK. All adGSTs were inhibited 50–80% by HEP or JNK but adGSTD1-1 was not inhibited by JNK. However, binding constants for HEP or JNK inhibiting a GST were similar (20–70 nM). Upon GST-JNK interaction, both GST and JNK underwent conformational changes and that affected their structural and catalytic properties differently, an example is adGSTD1-1 which was stabilized by JNK whereas adGSTD2-2 was not. Furthermore, the substrate specificities of both GSTs and JNK were also altered after their co-incubation. In addition, glutathione modulated the effects of JNK on GST activity. These results emphasize that different adGST isoforms possess different properties, both in their catalytic function and in their regulation of signaling through the JNK pathway.

Mahidol University. Mahidol University Library and Knowledge Center

Address: NAKHONPATHOM

Email: liwww@mahidol.ac.th

Name: Ketterman, Albert J.

Role: Thesis Advisors

Name: Smith, Duncan R.

Role: Thesis Advisors

Name: Katzenmeier, Gerd

Role: Thesis Advisors

Name: Witoon Tirasophon

Role: Thesis Advisors

Name: Chanan Angsuthanasombat

Role: Thesis Advisors

Created: 2005

Modified: 2019-11-08

Issued: 2019-11-08

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: TH R942c 2005

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Molecular Genetics and Genetic Engineering

Grantor: Mahidol University

©copyrights Mahidol University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	4338133.pdf	5.69 MB	1	2021-01-20 19:17:03

ใช้เวลา

0.256171 วินาที