본 논문에서는 야생종 단백질의 Ⅰ과 Ⅱ단계에서의 중간생성물에 미치는 일가 양이온의 영향에 대한 실험을 진행하였으며, Ⅰ단계에서는 세린을 첨가한 후 형광세기의 증감을 통해 internal aldimine의 생성과 분해를 파악했다. Ⅱ단계에서는 형광의 증감을 통해 quinonoid의 생성과 분해를 알 수 있으며, Ⅰ과 Ⅱ단계 모두에서 일가 양이온은 생성 및 분해 속도를 촉진시켰다. 한편 일가 양이온을 처리하였을때, 중간반응생성물의 속도와 분해 속도가 달라지는 것을 통해 대장균의 효소도 이들 양이온들이 이소조절 리간드역할을 수행하는 것을 알 수 있었다.
<h1>결과 및 고찰</h1><h2>야생종 단백질의 Ⅰ과 Ⅱ단계에서의 중간생성물에 미치는 일가 양이온의 영향</h2><p>먼저 야생종(wild type) 효소의 빠른 \( \beta \)반응 성질을 측정하였다. \( 40 \mathrm{mM} \) 세린을 첨가하면 0.01초내에 형광세기가 최대로 증가하며, 그 이후로는 감소하는 것을 알 수 있다. 각각의 변화는 internal aldimine의 생성과 분해를 나타낸다. 일가 양이온이 있으면 생성과 분해반응에서 모두 반응속도와 촉매능이 달라지는 것을 알 수 있다. Ⅱ단계 반응을 살펴보기 위해 \( 40 \mathrm{mM} \) 세린과 \( 0.5 \mathrm{mM} \) 인돌의 유사체인 인돌린(indoline)을 처리하였다. Ⅱ단계의 중간산물중 특히 quinonoid의 생성과 분해를 알 수 있으며, 형광 증가와 감소가 각각 이에 해당한다. 마찬가지로 일가 양이온에 의해 반응이 영향을 받고 있음을 알 수 있다. 두 경우 3가지 일가 양이온은 생성 및 분해 속도를 촉진시켰다. 그러나, 최대로 생성된 중간생성물의 양을 나타내는 형광의 최대 세기를 살펴보면, \( \mathrm{Na}^{+} \)와 \( \mathrm{K}^{+} \)는 2-3배로 증가시킨 반면, \( \mathrm{NH}_{4}^{+} \)는 약간 떨어졌음을 볼 수 있다.</p><h2>잔기치환 단백질의 반응에 미치는 일가 양이온의 영향</h2><p>\( \beta \)반옹의 효소활성이 야생종의 \( 23 \% \) 를 가지고 있는 D56N에 대해 조사하였다. 이 잔기치환체는 세린이 첨가되면 0.03초가 되어야 최대치에 도달되고 이후의 감소속도도 야생형에 비해 매우 느리게 진행됨을 알 수 있다. Ⅱ단계의 경우에서도 마찬가지 반응 패턴을 보여주고 있다. 3가지 일가 양이온은 생성속도를 촉진시켰다. 그러나, 분해속도는 \( \mathrm{Na}^{+} \)와 \( \mathrm{K}^{+} \)는 큰 변화가 없는 반면, \( \mathrm{NH}_{4}^{+} \)는 더욱 촉진시켰다. 형광의 최대 세기를 살펴보면, \( \mathrm{Na}^{+} \)와 \( \mathrm{K}^{+} \)는 약 2배정도로 증가시킨 반면, \( \mathrm{NH}_{4}^{+} \)는 거의 비슷한 정도였다.</p><p>D56G은 음전하를 띄는 야생종의 56번 아스팔산이 전하를 뜨지 않고 크기도 작은 글리신으로 치환된 것으로 효소활성은 \( \beta \)반응의 경우 야생종에 비해 \( 1.6 \% \)정도에 불과한 값을 보여주는 것으로 알려져 있다. Ⅰ, Ⅱ단계중간생성물의 생성 속도는 D56G과 거의 비숫하나 분해속도는 더욱 느린 패턴을 보여주고 있다. 일가양이온의 영향도 비슷한 패턴을 보여주고 있으나, 형광의 세기를 살펴보면 D56N에 비해서는 그 증가정도가 약한 것을 알 수 있다. D56N에서와 마찬가지로 그래프의 기울기 또한 전반적으로 낮아서 생성된 다량의 중간산물이 다음의 형태로 빨리 전환되지 못하고 있는 것으로 보이며 그 정도는 D56N에 비해서도 훨씬 느린 것으로 생각된다. 이들 역시 \( \mathrm{NH}_{4}{ }^{+} \)가 처리된 경우에 가장 낮은 형광세기를 보이며 \( \mathrm{NH}_{4}{ }^{+}<\mathrm{K}^{+}<\mathrm{Na}^{+} \)의 순서로 형광세기가 증가하며 생성된 중간산물의 변화 속도를 알 수 있는 그래프의 기울기 역시 활성이 높은 야생종이나 D56N에 비해 훨씬 낮을 것으로 보아 생성된 중간산물의 변환 또한 가장 느리게 진행되는 것으로 보인다</p><p>본 연구에서는 D56G와 D56N 잔기 치환된 대장균의 트립토판 중합효소를 대상으로 \( \beta \)반응의 Ⅰ단계와 Ⅱ단계에 미치는 일가 양이온들의 역할을 알아보았다. 본 결과는 대장균의 트립토판 중합효소에 있어서도 \(\alpha \)소단위체 56잔기가 이소조절성에 관여하고 있음을 보여주고 있다. \( \mathrm{Na}^{+}, \mathrm{K}^{+} \), 그리고 \( \mathrm{NH}_{4}{ }^{+} \)를 처리하였을 때 생성되는 중간반응생성물의 속도와 분해 속도가 달라지는 것으로 보아 대장균의 효소에서도 이들 양이온들이 이소조절 리간드역할을 수행하는 것을 알 수 있다.</p>