황체막에서의 Ca++-ATPase의 특성

Abstract

[영문]

[한글]

세포내 Ca**++ 농도에 의해 황체기능이 조절된다고하며(Higuchi등, 1976: Gore 및 Behr

man, 1984: Dorflinger등, 1984) 또 황체세포내 Ca**++ 농도의 조절은 황체세포막에 있는

Ca**++ -ATPase에 의해 이루어질 것이라고 하므로(Verma 및 Penniston, 1981) 이를 토대

로 황체에서 분리한 황체세포막의 light membrane과 heavy membrane(Bramley 및 Ryan, 19

78a, 1978b, 1980), 그리고 세포내 Ca**++ 저장소로 알려진 microsome분획 (Moore 및 Pas

tan, 1978, 대부분이 endoplasmic reticulum)에서 Ca**++ -ATPase를 확인하고 그들의 물

리화학적 성질 및 반응속도론적인 (kinetic) 특성을 조사하였다.

황체에서 분리한 light membrane과 heavy membrane, microsome분획은 모두 Ca**++에 대

해 낮은 Ca**++농도에서 활성화되는(Km, 10∼30 nM) high affinity Ca**++-ATPase와 이보

다 높은 농도에서 활성화되는 (K1/2, 40 μM) low affinity Ca**++-ATPase 두 종류로 되

어 있으나 양자간에 서로 cooperativity는 없다. High 및 low affinity Ca**++-ATPase 활

성도는 어느 Ca**++농도에서나 light membrane에서 가장 높았고 microtome분회에서 가장

낮았다. High affinity Ca**++-ATPase의 경우 Hill's coefficient가 모든 membrane분획에

서 거의 1인 것으로 보아 Ca**++에 대한 결합부위(binding site)는 하나인 것으로 생각된

다.각 membrane 분획의 high affifinity Ca**++-ATPase는 ATP농도를 증가시킴에 따라 활

성도가 sigmoid하게 증가되며 Hill's coofficient가 거의 2인 것으로 보아 ATP에 대한 결

합부위는 둘이며 각 결합부위간에는 서로 positive cooperative effect가 있어 하나의 부

위에 ATP가 결합함으로써 다른 부위에 ATP의 결합을 용이하게 해주는 것으로 생각된다.

적정 pH는 light membrane의 Ca**++-ATPase는 pH 7∼8로 비교적 넓은 영역을 갖고 있으며

, heavy membrane과 microsome분획의 Ca**++-ATPase는 적정 pH가 8.5로 약간 알카리쪽으

로 이동되어 있는 것을 볼 수 있다. 황체막과 microsome분획에 있는 Ca**++-ATPase의 활

성도는 온도변화에 민감하여 생리적 온도보다(37℃) 낮은 온도에서 lipid phase의 전이가

일어나 Ca**++-ATPase의 활성을 변화시킨다. Ca**++-ATPase의 활성화에너지는 전이온도

이하에서는 각 membrane이 거의 같은데 반하여 이 온도 이상에서는 heavy membrane이 가

장 크고 microsome분획에서 가장 낮았다.

이상과 같은 결과는 황체의 기능을 조절하는 것으로 알려진 세포내 Ca**++ 농도는 낮은

Ca**++농도(0.1 μM이하)에서 활성화되는 황체막과 microsome분획의 high affinity Ca**

++-ATPase에 의해 조절되고 있다는 것을 암시해 준다.

Characterization of physicochemical and kinetic properties of Ca**++ -ATPase system

in luteal membranes

Gyu Bog Choi

Department of Medical Science The Graduate School, Yonsei University

(Directed by Assistant Professsor Inkyo Kin, M.D.)

It has been reported that the luteal function may be regulted by the

intracellular calcium in luteal cells (Higuchi et al, 1976; Dorflinger et al, 1984;

Gore and Behrman, 1984) which is adjusted partially by Ca**++ ATPase activities

luteal cell membranes(Verma and Penniston, 1981). However, the physicochemical and

kinetic properties of Ca**++ -ATPase in luteal membranes were not fully

characterized.

This study was, therefore, undertaken to characterize the physicochemical and

kinetic properties of Ca**++ -ATPase in luteal membranes and microsomal fractions,

Known as an one of the major Ca**++ storage sites (Moore and Pastas, 1978), from

the highly, luteinized ovary. Highly luteinized ovaries were obtained from PMSG-hCG

injected immature female rats. Hight membrane and heavy membrane fractions and

microsomal fractions were prepared by the differential and discontinuous sucrose

density gradient centrifugation method described by Bramley and Ryan(1980). Light

membrane and heavy membrane fractions and microsomal fractions from highly

luteinized ovaries are composed of the two different kinds of Ca**++ -ATPase

system. One is the highly affinity Ca**++ -ATPase which is activated in low Ca**++

concentration (km, 10-3OnM), the other is low affinity Ca**++ -ATPase activated in

higher Ca**++ concentration (K1/2, 40μM). At certain Ca**++ concentrations,

activities of high and low affinity Ca**++ -ATPase are the highest in light

membrane fractions and are the Lowest in microsomal fractions. It appeares that

high affinity Ca**++ -ATPase system have 2 binding sites for ATP (Hill's

coefficient; around 2 in all membrane fractions measured) and the positive

cooperativity of ATP bindings obviously existed in each membrane fractions. The

optimum pH for high affinity Ca**++ -ATPase activation is around 8 in all membrane

fractions measured. The lipid phase transition temperature measured by Arrhenius

plots of high affinity Ca**++ -ATPase activity is around 25℃. The activation

energies of high affinity Ca**++ -ATPase below transition temperature are similar

in each membrane fractions, but at above transition temperature, it is the high

test in heavy membrane fractions and the Lowest in microsomal fractions.

According to the above results , it is Suggested that intracellular Ca**++ Level,

which regulates the luteal function, may be adjusted by the high affinity Ca**++

-ATPase system activated in intracellular Ca**++ concentration range (below 0.1μM)

.