Substrate specificities of monoamine oxidase isoforms

Özet

Major nörotransmitter aminlerin oksidatif deaminasyonunu katalizleyen ve mitokondri kaynaklı bir enzim olan monoamin oksidaz (MAO), farklı substrat özgüllükleri ve seçici inhibitor duyarlılığa sahip iki izoform (MAO-A and B) şeklinde bulunur. Bu formların, tercih ettikleri substratları ile ilişkileri konusunda dikkat çekici gelişmeler olmakla birlikte, özgül substratlarına karşı etki mekanizmaları hakkında henüz genel kurallar konulamamıştır. Bu çalışma, MAO izoformlanrının substratları ile ilişkilerinin temel kinetik mekanizmalarını tespit etmek üzere bir öncü araştırma olarak planlandı. MAO, sıçan karaciğer mitokondri pelletlerinden ve insan plateletlerinden saflaştırıldı. İzoformların substrat özgüllükleri substrat olarak p-tiramin, 5-hidroksitriptamin (serotonin) ve benzilamin kullanılarak ; inhibisyon kinetikleri ise klorgilin ve pargilin gibi seçici MAO-A ve B inhibitörleri yardımıyla araştırıldı. P-Tiramin substrat olarak kullanıldığında MAO-A ve B formlarının pargilin ya da klorgilin ile inhibe olmaları nedeniyle p-tiramin karışık-tip substrat olarak tanımlandı ve bu substrattan, spesifik inhibitörler kullanıldığında MAO isoformlarının ayırımda bir non-selektif substrat olarak yararlanılabileceği kanısına varıldı. Benzilamin'in, özellikle insan plateletlerinden saflaştırılan MAO-B formu için seçici substrat olarak davrandığı ve benzilamin varlığında platelet kaynaklı MAO-B izoformunun pargilin ile inhibe olduğu bulundu. Serotoninin , büyük oranda MAO-A ile deamine olduğu ve sıçan karaciğeri kaynaklı MAO-A izoformunun serotonin varlığında klorgilin ile inhibe olduğu görüldü. Bu çalışma, MAO izozimlerinin substrat özgüllükleri ve kinetik davranışlarının yeni ve seçici MAO inhibitörlerin dizaynı açısından önem taşıdığını gösterdi.

Abstract

Monoamine oxidase (MAO), a mitochondrial enzyme which catalyzes the oxidative deamination of major neurotransmitter amines, exists in two forms, designated as MAO-A and B with different substrate specificities and sensitivities to the selective inhibitors. In spite of considerable progress in understanding the interactions of these forms with their preferred substrates, no general rules are yet available for the mechanism of their action towards the specific substrates. This study was planned as a preliminary investigation in order to detect the bask kinetic mechanisms of MAO isoforms towards their substrates. MAO was purified from rat liver mitochondrial pellets and human platelets. Substrate specificities of the isoforms were investigated by using p-tyramine, 5-hydroxytryptamine (serotonin) and benzylamine as substrates. The inhibition kinetics of the isoforms were tested by using the selective inhibitors of MAO-A and B forms such as clorgyline and pargyline. p-Tyramine appeared as a mixed-type substrate since clorgyline or pargyline inhibited both the A and B forms when p-tyramine was used as substrate, suggesting that it would be a preferred nonselective substrate for distinguishing the MAO subtypes. Benzylamine was found to be a selective substrate particularly for MAO-B isoform purified from human platelets. Pargyline caused a significant inhibition of the MAO-B activity of human platelets when benzylamine was used as substrate. Serotonin was deaminated mainly by MAO-A and clorgyline inhibited the activity of this form isolated from rat liver homogenates. The present study indicated that the substrate specificities and kinetic behaviors of MAO isoforms might be essential for the design of the new selective MAO inhibitors.