Studium β-N-acetylhexosaminidasy v rostlinách tabáku

Abstract

β-N-acetylhexosaminidasy jsou přítomny ve všech živých organismech, avšak informací o tomto enzymu v rostlinách a především listech je známo málo. V případě rostlinných β-N-acetylhexosaminidas se spekuluje o možné obranné funkci proti houbovým i jiným patogenům a také o degradaci zásobních glykoproteinů. Z listů tabáku (Nicotiana tabacum L.) byla precipitací síranem amonným, gelovou chromatografií na koloně Sephacrylu S-300 a afinitní chromatografií na koloně Con A-Sepharosy připravena β-N- acetylhexosaminidasa o specifické aktivitě 190 nmol min-1 mg-1 pro substrát p-NP-GlcNAc. Byla stanovena Michaelisova konstanta a maximální rychlost reakce β-N- acetylhexosaminidasy pro substrát p-NP-GlcNAc (Km = 0,33 mM a Vmax = 414 nmol min-1 mg-1 ). Pomocí kapilární elektroforézy bylo studováno štěpení diacetylchitobiosy β-N- acetylhexosaminidasou. Stanovená aktivita β-N-acetylhexosaminidasy pro diacetylchitobiosu byla více než jedenáctkrát nižší než v případě aktivity β-N-acetylhexosaminidasy pro substrát p-NP-GlcNAc. Z těchto výsledků lze usoudit, že chitobiosa, a pravděpodobně ani další chitooligomery, nejsou přirozeným substrátem β-N-acetylhexosaminidasy a tedy neslouží primárně k ochraně před houbovými patogeny. Přirozeným substrátem by mohly být spíše oligosacharidové řetězce glykoproteinů.

β-N-acetylhexosaminidases are ubiquitous in all living organisms, but there is little information about these enzymes in plants, especially in leaves. Suggested functions of plant β-N-acetylhexosaminidases are participation in defence responses against fungal and other pathogens and also in degradation of storage glycoproteins. β-N-acetylhexosaminidase from tobacco leaves (Nicotiana tabacum L.) was purified to final specific activity 190 nmol min-1 mg-1 with p-NP-GlcNAc as substrate. Precipitation by ammonium sulphate, gel filtration chromatography on Sephacryl S-300 column and affinity chromatography on Con A- Sepharose column were used. Michaelis constant and maximal reaction rate of β-N- acetylhexosaminidases determined for p-NP-GlcNAc was 0.33 mM and 414 nmol min-1 mg-1 , respectively. The cleavage of diacetylchitobiose catalyzed by β-N-acetylhexosaminidase was studied using capillary electrophoresis. Determined activity of β-N-acetylhexosaminidase for diacetylchitobiose was more than 10-times lower compared to β-N-acetylhexosaminidase activity for p-NP-GlcNAc. These results indicate that chitobiose and probably other chitooligomers are not natural substrates of β-N-acetylhexosaminidase and thus this enzyme is most likely not involved in protection against fungal pathogens. Natural substrate...