L-canavanine, an inhibitor of Jackbean (Canavalia ensiformis) arginase

Abstract

L-Canavanine {2-amino-4-(guanidinooxy) butyric acid} , a non-protein amino acid that is structurally analogous to arginine , has an important function in the nitrogen metabolism of plants. In this study, some biochemical properties of arginase enzyme were partially purified from Jâckbean, and the effect of L-Canavanine on this enzyme was investigated. Arginase is purified from Jâckbean (canavalia ensiformis, a tropical legume) by homogenization, heating an hour, 55 % saturation with NH4(SO4)2 and dialysing and increasing specific activity 15 times the beginning. When the biochemical kinetic properties of purified enzyme were examined, it was determined that the enzyme needed Mn ions for full catalitic activity and the addition of Mn ions to the preincubation step increased the enzyme activity by 116 %. According to Michaelis -Menten or Eadie-Hofstee, Km of arginase , for the L- arginine was found to be 65 mM. When L-canavanine was added to preincubation medium with Mn ions , the enzyme was inhibited competitively. If the enzyme was added into preincubation medium a long with Mn ions , L-arginine and L-canavanine its inhibition decreased. In the absence ofMn ions, the inhibition increased markedly. Finally, arginase was partially purified from Jâckbean and the inhibitory effect of L-canavanine on a plant arginase was shown for the first time by optimizing the kinetic properties of the enzyme.

Özet

L-Canavanin yapısal bir arginin analogu olup bitkilerde azot metabolizmasında önemli fonksiyonları olan non-protein bir amino asittir.Bu çalışmada arginaz enzimi Jâckbean'den kısmen saflaştınlarak, saflaştırılan enzimin bazı biyokimyasal özellikleri ve L-canavanin'in Jâckbean arginazı üzerine etkisi araştırılmıştır. Jâckbean 'den arginaz, homojenizasyon , bir saat ısıtma, amonyumsülfat ile % 55 saturasyon ve diyaliz olmak üzere başlangıçta spesifik aktivitesi 15 misli arttırılarak saflaştırılmıştır. Saflaştırılan enzimin biyokimyasal ve kinetik özellikleri incelendiğinde tam aktivasyon için Mn iyonlarına ihtiyaç gösterdiği ve preinkübasyon basamağına ilave edilen Mn iyonlarının enzimin aktivitesini % 116 arttırdığı tespit edilmiştir. Gerek Michaelis-Menten gerekse Eadie-Hofstee 'ye göre enzimin L-arginine karşı Km değeri 65 mM olarak bulunmuştur. L-canavanin, Mn iyonlarıyla beraber preinkübasyona konulduğunda enzim kompetatif olarak inhibe olmaktadır.Enzim, Mn iyonları, L-arginin ve L-canavanin 'le beraber preinkübasyon ortamına konulduğunda inhibisyon azalmaktadır. Mn iyonları yokluğunda inhibisyon daha da artmaktadır. Sonuç olarak , Jâckbean 'den arginaz kısmen saflaştırılmış ve saflaştırılan enzimin kinetik özellikleri optimize edilerek, ilk kez bir bitki arginazı üzerine L-canavanin'in . inhibitor etkisi gösterilmiştir.