31P NMRによるアルギニン、クレアチン、ピルビン酸、3-P-グリセリン酸キナーゼ反応の酸素を硫黄に置換することによる平衡の変位の定量

31P NMR quantitation of the displacement of equilibria of arginine, creatine, pyruvate, and 3-P-glycerate kinase reactions by substitution of sulfur for oxygen in the beta phosphate of ATP.

• C L Lerman
• M Cohn

抄録

31P NMR測定は、アルギニンキナーゼとクレアチンキナーゼによって触媒される反応の平衡混合物中のいくつかの種の濃度を同時に測定するための便利な手段であることが判明した。X = アルギニンまたはクレアチンとXP = P-アルギニンまたはP-クレアチンここでX = アルギニンまたはクレアチンとXP = P-アルギニンまたはP-クレアチンの平衡状態でMgATP + X。pH 8.0および30℃におけるアデノシン5'-O-(2-チオ三リン酸)による様々な代謝物のリン酸化の自由エネルギーは、ATPによる対応するリン酸化よりも約2.5kcal/molのエクセルゴニックであり、結果として、約60のファクターでヌクレオシド二リン酸塩への平衡の変位をもたらします。この因子は代謝物の性質に依存しないので、チオヌクレオチド反応の平衡定数は、ATPに向かってあまりにも遠くにある対応するオキシヌクレオチド反応の平衡定数を決定するために使用することができる。実験的に決定されたチオヌクレオチド反応の平衡定数から、この方法で計算されたピルビン酸キナーゼおよび3-P-グリセリン酸キナーゼを触媒とするオキシヌクレオチド反応の平衡定数は、使用された実験条件下で、それぞれ3.1×10(-4)および2.9×10(-4)である。また、アルギニンキナーゼ反応の平衡定数と立体選択性の程度は、Ca2+が活性化金属イオンとしてMg2+の代わりになると変化することがわかった。

31P NMR measurements have been found to be a convenient means for simultaneously measuring the concentrations of several species in the equilibrium mixtures of the reactions catalyzed by arginine kinase and creatine kinase. MgATP + X in equilibrium MgADP + XP where X = arginine or creatine and XP = P-arginine or P-creatine. The free energy of phosphorylaton of various metabolites by adenosine 5'-O-(2-thiotriphosphate) at pH 8.0 and 30 degrees C is more exergonic than the corresponding phosphorylations by ATP by about 2.5 kcal/mol, resulting in a displacement of the equilibrium toward the nucleoside diphosphates by a factor of approximately 60. Since this factor does not depend on the nature of the metabolite, the equilibrium constants of thionucleotide reactions may be used to determined the equilibrium constants of corresponding oxynucleotide reactions which lie too far toward ATP. The equilibrium constants of the oxynucleotide reactions catalyzed by pyruvate kinase and 3-P-glycerate kinase calculated by this method from the experimentally determined equilibrium constants of the corresponding thionucleotide reactions are 3.1 x 10(-4) and 2.9 x 10(-4), respectively, under the experimental conditions used. The equilibrium constants and degree of stereoselectivity of the arginine kinase reaction are altered when Ca2+ replaces Mg2+ as the activating metal ion.