グアノシン5'-O-(3-チオトリリン酸)および他のヌクレオシドホスホロチオエートによる5-リポキシゲナーゼの活性化：チオヌクレオチドアナログの酸化還元特性

Activation of 5-lipoxygenase by guanosine 5'-O-(3-thiotriphosphate) and other nucleoside phosphorothioates: redox properties of thionucleotide analogs.

• D Denis
• L Y Choo
• D Riendeau

抄録

安定ヌクレオチドアナログのグアノシン 5'-O-(3-チオ三リン酸) (GTPγ S)は、ラット多形核白血球(PMN)からの無細胞調製物において、5-リポキシゲナーゼの非常に強力な活性化剤であり、0.5-1 microMの低濃度でアラキドン酸酸化の10倍の刺激を引き起こすことが判明した。5-1 microMの濃度でアラキドン酸酸化を10倍に刺激した。酵素活性の増強は、GTPガンマSの効果がGDPで廃止されず、GTPまたはグアニルイミド二リン酸（100 microMまで）で置換されないため、Gタンパク質の活性化には直接関係しなかった。さらに、他のホスホロチオエート類似体、例えばグアノシン５'-Ｏ-（２-チオ二リン酸）、アデノシン５'-Ｏ-（３-チオ三リン酸）、アデノシン５'-Ｏ-（２-チオ二リン酸）、およびアデノシン５'-Ｏ-チオモノホスフェートは、すべて１０μＭ以下の濃度で５-リポキシゲナーゼ活性を刺激した。この効果は、対応するヌクレオシドリン酸誘導体のいずれでも検出できなかった。ヌクレオシドホスホロチオエートによる５-リポキシゲナーゼ活性の刺激は、β-メルカプトエタノールの存在下、またはボロハイドライドナトリウムまたはグルタチオンペルオキシダーゼで前処理した酵素製剤を使用するなど、反応が外因性のヒドロペルオキシドに大きく依存する条件下で観察された。ＧＴＰガンマＳは、活性化ヒドロペルオキシドと同じ程度に５-リポキシゲナーゼによるアラキドン酸酸化を刺激したが、最適濃度の１３-ヒドロペルオキシオクタデカジエン酸（１〜５μＭ）の存在下で測定した反応には効果がなかった。最後に、チオリン酸ナトリウムは、リン酸ナトリウムではなく、GTPγSと同様の特性で5-リポキシゲナーゼ活性を顕著に刺激した。これらの結果は、GTPγSおよび他のホスホロチオエート誘導体が、ヒドロペルオキシドの効果に取って代わることで5-リポキシゲナーゼ活性の増加に寄与し得るレドックス特性を有することを示している。

The stable nucleotide analog guanosine 5'-O-(3-thiotriphosphate) (GTP gamma S) was found to be a very potent activator of 5-lipoxygenase in cell-free preparations from rat polymorphonuclear (PMN) leukocytes, causing a 10-fold stimulation of arachidonic acid oxidation at concentrations as low as 0.5-1 microM. The enhancement of enzyme activity was not directly related to G protein activation since the effect of GTP gamma S could not be abolished by GDP nor replaced by GTP or guanylyl-imidodiphosphate (up to 100 microM). Furthermore, other phosphorothioate analogs, such as guanosine 5'-O-(2-thiodiphosphate), adenosine 5'-O-(3-thiotriphosphate), adenosine 5'-O-(2-thiodiphosphate), and adenosine 5'-O-thiomonophosphate all stimulated 5-lipoxygenase activity at concentrations of 10 microM or lower. This effect could not be detected with any of the corresponding nucleoside phosphate derivatives. The stimulation of 5-lipoxygenase activity by nucleoside phosphorothioates was observed under conditions where the reaction is highly dependent on exogenous hydroperoxides, such as in the presence of beta-mercaptoethanol or using enzyme preparations pretreated with sodium borohydride or glutathione peroxidase. GTP gamma S stimulated arachidonic acid oxidation by 5-lipoxygenase to the same extent as the activating hydroperoxides but had no effect on the reaction measured in the presence of optimal concentrations of 13-hydroperoxyoctadecadienoic acid (1-5 microM). Finally, sodium thiophosphate, but not sodium phosphate, markedly stimulated 5-lipoxygenase activity with properties similar to those of GTP gamma S. These results indicate that GTP gamma S and other phosphorothioate derivatives have redox properties that can contribute to increase 5-lipoxygenase activity by replacing the effect of hydroperoxides.