LDH eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소의 기질의 저해 정도를 확인하고자 피루브산 농도를 \( 10 \mathrm{mM} \)까지 확대시키며 LDH 활성을 관측한다. 눈조직이 골격근과 심장조직보다 \( K_{\mathrm{m}}{ }^{\mathrm{PYR}} \)도 낮아 친화력이 커서 LDH 활성은 낮아도 대사속도가 신속히 최적화 되며, 만성적인 저산소에 적응되어 LDH 활성은 낮지만 대사속도가 빠르게 최적화된 것으로 생각된다.
<h2>LDH eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소의 피루브산, 젖산 및 \( \alpha \)-keto acids에 대한 기질의존성</h2> <p>LDH eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소의 기질에 대한 저해 정도를 확인하기위해서 피루브산 농도를 \( 10 \mathrm{mM} \)까지 증가시키며 LDH 활성을 측정하였다. 파랑볼우럭 LDH eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \)의 활성은 피루브산이 증가됨에 따라 증가되어 \( 0.1 \mathrm{mM} \)에서 \( 97 \% \) 활성을, \( 0.2 \mathrm{mM} \)에서 최대활성을 나타내고 \( 0.2 \mathrm{mM} \) 이상의 농도에서 급격히 감소되었다. 큰입우럭의 LDH eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \)는 \( 0.01 \mathrm{mM} \) 피루브산에서 \( 37 \% \) 활성을 보여 파랑볼우럭 LDH 의 \( 10 \% \) 활성보다 컸으며, \( 0.1 \mathrm{mM} \)에서 최대 활성을 나타내고 \( 0.3 \mathrm{mM} \)까지 \( 97 \% \) 활성을 보이고, 이후 감소 되었다. 파랑볼우럭과 큰입우럭 LDH 활성이 최대활성 이후부터 급격히 저하되어 피루브산 \( 1 \mathrm{mM} \) 에서 각각 \( 50.4 \%, 59.2 \% \) 활성이 남았고, \( 1.5 \mathrm{mM} \)에서는 \( 20.9 \%, 31.6 \%, 10 \mathrm{mM} \)에서 \(5.2\%\), \( 15.8 \% \) 활성이 남아 저해 정도가 컸으며 파랑볼우럭이 저해 정도가 더 큰 것으로 나타났다. 파랑볼우럭 눈조직의 경우도 \( 0.3 \mathrm{mM} \) 피루브산에서 최대 활성을 나타내고 \( 1 \mathrm{mM} \) 피루브산에서 \( 74.1 \%, 1.5 \mathrm{mM} \)에서 \( 61.6 \% \) 및 \( 10 \mathrm{mM} \)에서 \( 22.1 \% \) 활성을 나타냈다. 따라서 LDH eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \)가 눈조직 LDH 보다 더 낮은 피루브산 농도에서 최대 활성에 이르고, 이후 급격히 저하되어 피루브산에 대해 더욱 민감하게 저해되었으며, 피루브산 \( 4.3 \mathrm{mM} \) 이후부터 저해되기 시작하는 토끼 근육 LDH 보다 낮은 농도에서 저해하는 것으로 보였다. 가물치 경우 저농도의 피루브산에서 심장조직의 LDH 활성이 더 크나 피루브산 농도가 증가됨에 따라 골격근의 LDH 활성이 증가하여 \( 26 \mathrm{mM} \) 피루브산에서 최대 활성을 나타내고, 심장조직은 \( 60 \mathrm{mM} \)에서 최대 활성을 나타낸다는 보고와 비교하면 골격근과 심장조직의 LDH \( \mathrm{A}_{4} \) 와 \( \mathrm{B}_{4} \)에 비해 눈조직의 eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소는 상당히 낮은 농도의 피루브산에서 저해되는 것으로 확인되었다. Cichlid fish의 LDH 활성이 피루브산 \( 0.33 \mathrm{mM} \)에서 측정되었고, Fundulus heteroclitus LDH 활성은 피루브산 \( 0.667 \mathrm{mM} \)에서 측정되었으며, Amazonian cichlids 경우 환경에 적응되어 대사회로를 조절하고 효소 양을 조정하여 혐기적 대사를 하므로 LDH 활성을 \( 1 \mathrm{mM} \) 피루브산, \( 0.15 \mathrm{mM} \) NADH 및 \( \mathrm{pH} \) 7.4의 완충액에서 측정하였다고 보고되었지만 본 실험에서는 LDH 활성이 \( 0.33 \mathrm{mM} \) 피루브산에서 높고 \( 0.667 \mathrm{mM} \)과 \( 1 \mathrm{mM} \) 피루브산에서는 낮게 측정되었다. 그리고 Lineweaver-Burk 식에 의해 측정한 결과 파랑볼우럭 eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소의 \( K_{\mathrm{m}}^{\mathrm{PYR}} \)는 \( 0.088 \) \( \mathrm{mM} \), 큰입우럭 eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소의 \( K_{\mathrm{m}}^{\mathrm{PYR}} \)는 \( 0.033 \mathrm{mM} \)로 확인되었다. 따라서 큰입우럭의 경우 저농도의 피루브산에 의한 \( \mathrm{LDH} \) eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \)의 활성이 크고, \( K_{\mathrm{m}}^{\text {PYR }} \)이 낮아 피루브산에 대한 친화력이 큰 것으로 나타났다. 또한 최대 활성에 이르는 피루브산의 농도가 비교적 낮아 에너지가 더 빠르게 생성되므로, 눈조직에서 LDH eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 동위 효소에 의해 생성된 에너지가 포식 행동의 초기반응에 빠르게 사용되는 것으로 사료된다. 또한 고농도 피루브산에서 파랑볼우럭이 큰입우럭보다 저해정도가 크므로 더욱 저산소 조건에 적응되어 진화된 것으로 볼 수 있다. 큰입우럭의 경우 돌 또는 수풀 사이에 숨어있다가 먹이를 발견하고 eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \)로 급격히 에너지를 생성하여 먹이를 추적한 후 즉시 골격근의 LDH \( \mathrm{A}_{4} \)에 의해 에너지를 생성하여 먹이를 포획하는 것으로 보이므로, 행동의 정도에 따라 eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 활성이 차이를 나타내는 것으로 보인다. Eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소의 이러한 기능은 정자에서 testis-specific \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소가 ATP 생성과 밀접한 관련이 있다는 보고와 유사한 것으로 사료된다. 그리고 파랑볼우럭과 큰입우럭 eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \)의 \( K_{\mathrm{m}}^{\mathrm{PYR}} \)는 cichlid fish, Oreochromis mossambicus의 \( \mathrm{B}_{4} \) 동위효소의 \( K_{\mathrm{m}}^{\mathrm{PYR}} 0.0323 \) \( \mathrm{mM} \)과 \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소 \( 0.0141 \mathrm{mM} \) 및 쥐노래미 eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \)의 \( K_{\mathrm{m}}^{\mathrm{PYR}} 0.0188 \mathrm{mM} \) 보다 친화력이 낮은 것으로 나타났지만, 가물치 eye-specific \( \mathrm{C}_{4} \)의 \( K_{\mathrm{m}}^{\text {PYR }} 0.133 \mathrm{mM} \), 잉어 골격근의 \( K_{\mathrm{m}}^{\text {PYR }} 0.173 \mathrm{mM} \) 및 송어 골격근의 \( K_{\mathrm{m}}^{\text {PYR }} 0.209 \mathrm{mM} \)에 비해 친화력이 상당히 높게 확인되었으며, 풀망둑 눈조직 \( K_{\mathrm{m}}{ }^{\text {PYR }} 0.089 \mathrm{mM} \)과 비교하면 파랑볼우럭의 \( \mathrm{C}_{4} \) 동위효소와 유사하였다. 특히 눈조직이 골격근과 심장조직보다 \( K_{\mathrm{m}}{ }^{\mathrm{PYR}} \)도 낮아 친화력이 크므로 만성적인 저산소에 적응되어 LDH 활성은 낮지만 대사속도가 빠르게 최적화된 것으로 생각된다.</p>