• 検索結果がありません。

Biosynthesis of 2— Aminoethylphosphonolipids in Fowl Liver Homogenates

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "Biosynthesis of 2— Aminoethylphosphonolipids in Fowl Liver Homogenates"

Copied!
9
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

Biosynthesis of 2— Aminoethylphosphonolipids

in Fowl Liver Homogenates

Masato TAMARI

Laboratory of Food and Nutrition, Faculty of Education, Nagasaki University, Nagasaki 852, Japan.

(Received March. 14, 1997)

Synopsis

The incorporation of 14C-2-aminoethylphosphonic acid (2-AEP) into phospholipids of liver subcellular fractions were maximum in the unclei lipids, and similar for mitochon- dria and microsome.

Thin-layer chromatography was employed to demonstrate that 14C-2-AEP was incorporated in vitro into phospholipids of the fowl liver. 14C-2-AEP was incorporated into at least three phospholipids of the fowl liver. The formation of nucleotide-bound-2- AEP by liver homogenate was demonstrated. The rate of phosphonolipids formation from free-14C-2-AEP was low compared to that from nucleotide-bound-2-AEP. The results indicate that nucleotide-bound-2-AEP is an intermediate in the synthesis of 2- aminoethylphosphonolipids.

Introduction

The phosphonic acid analog of phosphorylethanolamine, taurine and fi-alanine, 2- AEP (2-aminoethylphosphonic acid) occurs free and as major constituent of the phospholipid of protozoa' -3), marine 4 ) and fresh water invertebrates5' 6) and mammalian tissues?-9). Since the isolation of 2-AEP, many aminophosphonic acids structurrally related to 2-AEP have been discovered in biological materialsm-12) .

Studies on the incorporaton of 2-AEP and related compounds into animal tissues

Abbreviations:

2—AEP: 2—Aminoethylphosphonic acid CMP-2—AEP: Cytidine—mono—phosphate-2—AEP

Key words:

2—aminoethylphosphonic acid;

2—aminoethylphosphonolipid;

cytidine—monophosphate-2—aminoethylphosphonate

(2)

were reported in several laboratoriesl3‑19). 

Kandatsu and coworkersl3, 14) found that 32P‑2‑AEP administered intraperitoneally  was incorporated into rat liver lipids and insoluble residues to the extent of 3. 3 6 and 9. 6 

6, respectively. 

Krause et al.17) reported that ciliatine was incorporated into lipids of rat liver, that  the peak of incorporation was between 3 and '6 hr, and that the half‑1ives of labeled lipids  were approximately 4 days. Curley and Hendersonl5) found that 14C‑ 2 ‑AEP administered  intravenously was incorporated into rat liver lipids (16 6 of the total injected 2 ‑AEP) . 

Rosenthal and Pousoda20) reported that eight synthetic phosphonates containing  analogs of lecithin, cephalin, and phosphatidic acid inhibited the hydrolysis by  phospholipase C, the licithin analog were the most active. Dana and Douste‑Blazy21)  reported that 2 ‑AEP inhibites the utilisation of 32P for the synthesis of phosphatidic  acids, phosphatidylethanolamines and phosphatidylcholines, and also observed that 2 ‑ AEP inhibited decarboxylation of phosphatidylserine in the mitochondrial suspension of  rat liver22). Bjervel6) demonstrated a low incorporation of trimethylaminoethy‑

lphosphonic acid into phosphonolipids in a rat liver homogenate. 

Liang and Rosenberg23) demonstrated the ability of a Tetrahymena homogenate to  form the complete lipid from diglyceride and cytidine monophosphate (CMP)‑

aminoethyphosphonate. We reported24. 25) that phosphonolipids were biosynthetised  from 2 ‑AEP in rat liver. 

The present work aimed to confirm the incorporation of 14C‑ 2 ‑AEP into fowl liver 

lipids and to investigate the possibility of its incorporation through a  nucleotide‑bound‑intermediate (CMP‑ 2 ‑AEP) . 

Materials and Methods 

Synthesis of [ I , 2 ‑14C]‑ 2  rminoethylphosphonic acid 

The procedure for the synthesis and purification of[ I , 2 ‑ 14C]‑ 2 ‑AEP was car‑

ried out by the method described by previous report25). 

Preparation offowl liver homogenate 

A fowl weighing approx. I kg was killed by decapitation and liver immersed in cold  O. 25M sucrose (pH 7. 4) after perfusion by O. 9 6 NaC1 solution. 10 6 homogenate was per‑

formed in Potter Elvenhjem homogenizer. Nuclei and cell debris were removed by cen‑

trifugation for I , OOO g x 10 min. The incubation medium contained ATP 5 x 10‑ 3 M, CTP  5 x 10‑ 4 M, MgC12 5 x 10‑3M, tris‑HCI buffer(pH 7. 4) 5 x 10‑ 3M and homogenate  corresponding to 0.5g of liver in a total volume of 5 . O ml. In same experiments  D‑a‑diglyceride ( 5 x 10‑ 3 M) was added in 10 mg of Tween 20. Incubations were perform‑

ed at 37 C in a shaking water bath. The reaction was stopped by the addition of 2. O ml of  5  6 trichloroacetic acid. 

(3)

Proteins were removed by centrifugations and the supernatant was treated with 5. O  ml of a suspension of Charcoal (20mg/ml)26). 

After centrifugation the supernatant was sucked off, and the charcoal pellet washed  6 times with 15 ml of O. 9 6 NaC1. 

Nucleotide‑bound‑ 2 ‑AEP was eluted from the charcoal by the addition of 10 ml of  formic acid. After centrifugation the supernatant was filtered and the charcoal washed 2  times with 10ml of formic acid. The formic acid was evaporated to dryness and I ml of  methanol was added. O. 2ml of the nucleotides solution was transferred to a vial for coun‑

ting. Subcellular fractionation of fowl liver homogenate was performed according to  Vignais and Nachbaur27) . 

Lipid extraction 

The extraction  chloroform‑methanol ( 2  Folch et al28) . 

of  lipids from proteins  1 , v/v) and washed with 

pellet was carried out using  0.017 6 MgC12 as described by 

Thin‑layer chromatography 

For the separation of phospholipids and phosphonolipids on Silicagel plate (Merck, 20  x20cm, 2mm thickness)was performed usign following solvent systems ; 

1 : Chloroform : Methanol : Acetic acid : Water (75 : 45・ : 12 : 6 ) 29)  2 : Chloroform : Acetic acid : Methanol : Water (75 : 25 : 5 : I .8)30)  3 : Chloroform : Methanol : Water (60 : 35 : 8 ) 31) 

4 : Chloroform:Methanol:Acetone:Acetic acid:Water(5 : I : 2 : I : 0.5)32)  Radioactive lipids were detected on developed plates with autoradiography. 

2 ‑AEP was detected on developed plates with Rosenberg's reagent33) and ninhydrine. 

Determination of phosphorus 

Determination of phosphrus was performed by the method of Chen et al34)  mineralization with HCIO 4 and H 2 SO 4 mixture for 12 hours. 

Reagents 

A11 reagents used were eithers of analytical grade or of the highest purity. 

was prepared by the method described by Kosolapoff35) . 

af ter 

2 =AEP 

ResultS and DiscussiOn 

Incorporation in vitro of 14C‑ 2 ‑AEP into phospholipids of subcellular fractions of the fowl 

liver . 

Results of the incorporation of radioactivity'into phospholipids of liver subcellular  fractions of fowl after the incubation of 14C‑ 2 ‑AEP are summarized in Table I . These 

(4)

results indicated that the specific radioactivity of phospholipids phosphorus was maximum  in the nucleic lipid , and this activity was approximately 2 times greater than that of other  fractions lipids except that there is no activity in supernatant. In the same experiment,  radioactivity in fractions occurred at a higher percentage radioactivity in the nuclei and  represented about 75 6 of the total phospholipids of liver. The radioactivity in mitochon‑

dria and microsome indicated the similar incorporation. Microsomes appear to be the  primary site for phosphonolipid synthesis36). 

Table I . Incorporation of 14 C‑2‑AEP (38690 dpmlpg p)into Phospholipids of Subcellular Frac‑

tions of the Fowl liver Fourty‑eight Hours After an Incubation with Homogenate. 

Subcellular fractionation of fowl liver homogenate was performed according to Vignais  method27). The extraction of lipid from fractions was carried out using a chloroform: 

methanol by the method of Folch et al28). 

Fraction  Total radioactivity  (d pm) 

total  ( 6) 

Specific activity  (dpm/pg p) 

Nuclei  Mitochondria  Microsome  Su pernatant 

358140  55890  57780 

75.7 

1 1 .8 

12.3 

63  30  36 

However, since the specific activity of  the labelled phosphonolipids in this study  was approximately the same for the two  subcellular fractions after incubation it  would appear that there is an exchange of  phosphonolipids between the various 

subcellular fractions. Our findings support  those of other investigators7, 13) that  organisms which do not synthesize 2 ‑AEP  do incorporate this compound into their  tissues lipids. It has been proposed that this  synthesis of phosphonolipids. occurs by the  phosphono base utilizing the same enzymes  which transfer phosphobases from the 

cytidine phosphobase into phospholipid. 

Figure I shows the distribution of  radioactivity on the superimposed thin layer 

: ‑

 

J‑'.  T g ;' 

Fig. I . Autoradiograms of 14C‑ 2‑ AEP Incor‑

‑1hli 

porated into Phosphonolipids by Fowl  Liver Homogenate. 

Solvent systems: No. 3 (First) and No. 

4 (Second) 

(5)

chromatogram. A thin layer plate two‑dimensionally developed with the two solvents  revealed three 14C‑ 2 ‑AEP‑containing substances. These results indicate that 2 ‑AEP is  incorporated into at least three lipids of the fowl liver. 

Tamari et al 14) reported that the rat does not have the ability to decompose the C‑P  bond to phosphoric acid. Therefore, these observations indicate that the fowl can incor‑

porate 2 ‑AEP into liver phosphonolipids. But, it was not possible to identify this area  with iodine vapor because of the low concentration of phosphonolipids. 

Incorporation offree 14C‑ 2 ‑AEP into lipids by fowl liver homogenate. 

Table 11 shows that fowl liver homogenates can incorporate 14C‑ 2 ‑AEP ipto  phospholipids in vitro. The incorporation was very small, the maximal incorporation was  3 x 10‑ 3  6 at 60 min. of reaction. Bjervel6) reported that 3 ‑trimethylaminopropyl‑

phosphonic acid was incoroporated into phospholipids by rat liver homogenate in vitro,  and the maximal incorporation was 2 x 10‑ 6  6 at 30 min. of reaction. 

Table IL . Incorporation of  14C‑2‑AEP into Phospholipids by Fowl Liver Homogenate. 

A 10 6 fowl liver homogenate was prepared in 0.25 M sucrose. Nuclei and cell  debris were removed by centrifugation for 1000g x 10 min. The incubation  medium contained ATP : 5, 10‑ 3 M; CTP : 5, 10‑ 4M; MgC12 : 5, 10‑ 3 M; a, p‑

diglyceride : 5, 3 x 10‑3 M; Tween 20 : 10 mg; Tris‑HCI buffer (pH, 7, 4) : 5,  10‑ 3 M; and homogenate corresponding to 0.5g of liver in a total volume of 5, O  ml. 14C‑ 2‑ AEP (38690 dpm/pg p)was added as indicated. 

Incubations were performed at 37 iC in a shaking water bath. The phospholipids  was extracted as described in methods. 

Incubation  time (min) 

Addition  14C‑ 2‑ AEP  (pg P/tube) 

Total  radioactivity 

(d pm) 

Incorporation  ( 6) 

15  15  60  60 

46  230  46  230 

38  68  26 

4 x 10‑4  3 xl0‑3  4 x 10‑4 

Conversion of 14C‑ 2 ‑AEP to a charcoal adsorbable compound by fowl liver homogenate. 

The formation of nucleotide bound 2 ‑AEP by liver homogenate was then in‑

vestigated. Homogenates was prepared as described in the methods. Reaction mixtures  were incubated for 1 5 min. and 60 min. at 37 C and precipitated by the addition of 2. O ml of  5.0  trichloroacetic acid. The protein‑free extracts were treated with charcoal as 

(6)

described above and the formation of charcoal‑held radioactivity was assayed. The conver‑

sion of 14C‑ 2 ‑AEP to a nucleotide derivative by fowl liver homogenate is shown in Table  m. 

When the 14C‑ 2 ‑AEP was used as substrate, the formation rate was maximum for  1 5 min., O. 7 6 of nucleotide bound 2 ‑AEP were formed. These results indicate that  nucleotide‑bound phosphonate analogs, CMP‑14C‑ 2 ‑AEP had been formed, although  these compounds were not isolated, and these results indicate also that CMP‑ 2 ‑AEP is  an intermediate in the phosphonolipid synthesis. 

Table 111: . Conversion of 14C‑2 AEP to a Charcoal‑adsorbable Compound by Fowl Liver  Homogenate. 

The preparation of reaction medium and the incubations were performed as described  in the Table 11 . The CMP lerivative was separeted as described in the methods. 

Incubation  time (min) 

Addition  14 C‑2‑AEP 

( pgP /tube) 

Total  radioactivity 

(d pm) 

Specif ic  activity  (dpm/pg p) 

Conversion 

(96) 

15  15  60  60 

46  230  46  230 

6648  62675  7296  26016 

1 74 

1843  38  195 

o. 37  o. 70  o. 40  o. 29 

Detection of nucleotide‑bound 2 ‑AEPfrom the reaction mixture offowl liver homogenate and  14C‑ 2 ‑AEP. 

The filtrate from the charcoal was suspended in 30ml of 6 N HC1, the suspension  was refluxed at 120 C for 24 hrs and the HCI was removed under reduced pressure to  dryness . The residue was dissolved in water and acid hydrolysate was chromatographed  on Kieselgel G plate with solvent system of n‑butanol : acetic acid : water ( 4 : I : 2 ,  v/v) . Thin‑layer radioautogram showed that the spot contained a radioactive compound  which was ninhydrine‑and Rosenberg's reagent positive and migrated as 2 ‑AEP 

(Fig. 2 ) . 

Since exploratory experiments showed that free 2 ‑AEP was not absorbed on char‑

coal under the condition as described in methods, these results suggested the possibility of  a nucleotide‑bound‑ 2 ‑AEP in the original extract. 

Incorporation of radioactivity from CMP‑derivative into phospholipids by fowl liver  homogenate. 

Table IV shows the incorporation of CMP‑derivative into phospholipids by fowl  liver homogenate. The rate of incorporation was small, the results was O. 32 6 and 

(7)

0.14  at 2 hrs and 4 hrs of incubation,  respectively. Our results indicate that the  rate of phosphonolipids formation from  CMP‑derivative is high compared to that  from 14C‑ 2 ‑AEP (see Table Il ) . 

From these results, there is possibility  to synthesize phosphonocephalin from 2 ‑ AEP via the intermediate formation of  CMP‑ 2 ‑AEP in animal liver. 

These studies are of importance, in  that 2 ‑AEP is found in miligram amounts in  common human foodstuffs such as edible 

shellfish and in smaller amounts in tissues of  ruminats such as cattle and goats . Further  studies on the in vivo and in vitro metabolism  of this and related compounds are progress  in our laboratory. 

/i  ¥"' l 

̲,.l 

Flg 2 Thln layer Chromatogram of 

Water‑soluble Phosphate Obtained  from a Charcoal‑adsorbable Com‑

pounds by Hydrolysis with 6 N 

hydrochloric acid for 24 hrs at 1 20  C .  Solvent system : nJbutanol :acetic acid : 

water(4 : I : 2)  Sample I : Authentic 2‑ AEP 

2 : Water soluble phosphates ob‑

tained by hydrolysis  3 : Standard phosphoric acid  Spot O : Ninhydrin( and Rosenberg' s‑

reagent positive 

e : Radioautogram, ninhydrine‑

and Rosenberg's reagent 

positive 

L ., ' ..., : Rosenberg's reagent positive 

(8)

Table W。Incorporation of Radioactivity from CMP−derivative into      Phospholipds by Fowl Liver Homogenate.

 The preparationofreactionmediumandtheincubationswere perfomed as described inthe Table I[.CMP−derivative(71,

864dpm)was added to incubation mixture.

Incubation time   (hr)

Total radioactivity    (dpm)

Incorporation   (%)

2 4

234 98

0.32 0.14

References

1)M.Horiguchi and M。Kandatsu,〈履耀,184,901−902(1959).

2)M.Kandatsu and M.Horiguchi,!18沈B∫oよCh伽.,26,721−722(1962).

3)E.Roberts,D.S。Simonsen,M.Horiguchi,andJ.S,Kittredge,Sα吻6θ,159,886−

 889(1968).

4) 」。S.Kittredge and E.Roberts, Sδ6廻66,164,37−42 (1969),

5)L.D.Quin, S6記π06,144,1133−1134(1964),

6)L。D.Quin, β 06h6卿魏η,4,324−330(1965)・

7)M.Kandatsu and M.Horiguchi,z48沈βづo云Ch伽.,29,781−782(1965)。

8)H。Shimizu,Y.Kakimoto,1.Nakajima,A.Kanagawa,and I.Sano,.〈観郷召,207,

 1197−1198(1965).

9)」.A.Alhadeff an(i G.D.Daves,研ooh加.研oρh夕s、z4吻,244,211−213(1971)。

10) 」.S。Kittredge and R.R.Hlughes, βfooho勉f5耽y,3,991−996 (1964).

11)J.S.Kittredge,A.F.Isbell and R.R.Hughes,研oo舵卿∫s勿,6,289−295(1967)。

12)E,D.Kom,D.G.Deabom,H.M.Fales,and F.D.Sokoloski,1.βfoJ.Ch躍.248,

 2257−2259(1973)。

13)M.Kandatsu,M.Horiguchi and M.Tamari,∠4g耽.研o乙Ch躍。,29,779−780   (1965),

14)M.Tamari,M.Horiguchi and M.Kandatsu,∫.z48名Ch躍Soo力鋼η,45,433−

 440(1971)。

15)J.M.Curley and T.0.Henderson,Lゆ眺,7,676−679(1972)・

16)K.S.Bjen7e, B∫06hガ卿.Bfoφhζyε.∠46たz,270,348−363 (1972),

17)R.F.Krause,K.C.Beamer and H.」。Lotspeich,P劣06。Soo Eゆβゴo及M64。,140,

 544−547(1972).

18)S.Hasegawa,M.TamariandM.Kandatsu,∫.∠48吻.Ch伽.So6.血卿π,47,673−680   (1973).

19)R.M.Dana,M.Tamari,」.Marmouyet,andL.Douste−Blazy,E礁み研o h伽.,42,

 129−134(1974),

(9)

20)  21)  22)  23)  24)  25)  26)  27)  28)  29)  30)  31)  32)  33)  34)  35)  36) 

A. 

R. 

R. 

C. 

L. 

P. 

J. 

V. 

G. 

Y. 

T. 

H. 

P. 

G. 

F. Rosenthal and M. Pousada, Biochem. Biophys. Acta, f64, 226‑237 (1968). 

M. Dana and L. Douste‑Blazy, Bull. Soc. Chim. Biol., 52, 405‑410 (1970) .  M. Dana and L. Douste‑Blazy, Experientia, 27, 1019‑1020 (1971). 

R. Liang and H. Rosenberg, Biochim. Biophys. Acta, 1 25, 548‑562 (1966). 

Tamari, R. M. Dana. R. Marmouyet, and L. Douste‑Blazy. Biochimie, 55, 1311‑1312  Tamari, A. Cassaigne, A. M. Lacoste, and E. Neuzil, Biochimie, 57, 97‑103 (1975) .  F. Borkenhorgen and E. P. Kennedy, J. Biol. Chem., 227, 951 (1957) . 

M. Vignais and J. Nachbaur, Bull. Soc. Chim. Biol., 50, 1473‑1480 (1968) .  Folch, M. Lees and C. H. Sloane‑Stanley, J. Biol. Chem., 226, 497‑509 (1957) . 

P. Skipsky, R. F. Peterson and M. Barcklay,  iochem. J., 80, 374‑378 (1964) .  A. Thompson, Biochim. Biophys. Acta, 1 76, 330‑338 (1969). 

Fujino and T. Negishi, Biochim. Biophys. Acta, 152, 428‑430 (1968) .  Hori, Seikagaku, 43, 1009‑1021 (1971). 

Rosenberg, J. Chromatog., 2 , 487‑489 (1959) . 

S. Chen, T. Y. Toribara and H. Warner. Anal. Chem., 28, 1756‑1758 (1956) .  M. Kosolapoff, J. Am. Chem. Soc., 69, 2112‑2113 (1947) . 

C. Mc Murray and R. M. C. Dawson, Biochem. J., f 12, 91‑108 (1969) . 

(1973) . 

Fig. I .  Autoradiograms of 14C‑ 2‑ AEP Incor‑ ‑1hli 
Table  IL . Incorporation of  14C‑2‑AEP into Phospholipids by Fowl Liver Homogenate. 

参照

関連したドキュメント

Insulin and glucagon levels in living related liver transplantation : Their interaction with the recovery of graft liver function(.

Keywords: homology representation, permutation module, Andre permutations, simsun permutation, tangent and Genocchi

The only thing left to observe that (−) ∨ is a functor from the ordinary category of cartesian (respectively, cocartesian) fibrations to the ordinary category of cocartesian

В данной работе приводится алгоритм решения обратной динамической задачи сейсмики в частотной области для горизонтально-слоистой среды

Ulrich : Cycloaddition Reactions of Heterocumulenes 1967 Academic Press, New York, 84 J.L.. Prossel,

Keywords: continuous time random walk, Brownian motion, collision time, skew Young tableaux, tandem queue.. AMS 2000 Subject Classification: Primary:

In 2, the regularity of weak solutions to the characteristic BVP 1.2-1.3 was studied, under the assumption that the problem is strongly L 2 -well posed, namely, that a unique L

Then it follows immediately from a suitable version of “Hensel’s Lemma” [cf., e.g., the argument of [4], Lemma 2.1] that S may be obtained, as the notation suggests, as the m A