Role of calcium in enhancing the activity and thermal stability of a new cationic peroxidase purified from euphorbia tirucalli latex

Other Title(s)

دور الكالسيوم في زيادة نشاط و الثبات الحراري لبيروكسيديز كاتيوني جديد منقى من العصارة اللبنية لنبات الإيوفوربيا تريكالي

Joint Authors

Fahmi, Afaf Sad al-Din
al-Badri, Muhammad Uthman
Salim, Ahmad Muhammad Hasan
Abd al-Hamid, Mahmud Muhammad Said
Azouz, Rasha Azouz Muhammad

Source

The Egyptian Journal of Biochemistry and Molecular Biology

Issue

Vol. 30, Issue 2 (31 Dec. 2012), pp.245-268, 24 p.

Publisher

Egyptian Society of Biochemistry and Molecular Biology

Publication Date

2012-12-31

Country of Publication

Egypt

No. of Pages

24

Main Subjects

Botany

Abstract AR

تم تنقية إنزيم البيروكسيديز الكاتيوني من العصارة اللبنية لنبات الإيوفوربيا تريكالي إلى درجة التجانس باستخدام الفصل بالبنزين و أعمدة الفصل الكروماتوجرافي (السيفاكريل إس-200 و الكربوكسى ميثيل-سيفاروز).

و قد تم التأكد من أن الإنزيم يتحرك في حزمة بروتينية واحدة على جل البولي أكريليميد كبريتات دوديسيل الصوديوم في جهاز الفصل الكهربي (SDS-PAGE) مما يدل على أنه يتكون من وحدة واحدة بوزن جزيئي 44 كيلو دالتون.

و من خلال دراسة خواص الإنزيم النقي، تبين قدرته على أكسدة بعض المواد الفينولية و أن له أس هيدروجيني (pH) أمثل عند 7 و درجة حرارة مثلى عند 40 م.

و قد أوضحت الدراسة الحركية أن لمركب الأزينوبيس (ABTS) أعلى قابلية تجاه ELP حيث أن قيمتي ثابت ميكائيل (Km) و أقصى معدل تحفيزي (Vmax) هما 0.503 Mm و U / assay 500، على التوالي.

و وجد أن الإنزيم يتحمل درجات الحرارة من 10 إلى 60 م ثم يفقد 70 % من نشاطه عند 70 م.

و قد وصف التثبيط الحراري لنشاط الإنزيم في عدم وجود أيونات الكالسيوم بالهبوط السريع ثم المتدرج عند التعرض للحرارة.

و على الرغم من ذلك، تم تسجيل زيادة الثبات الحراري للإنزيم في وجود أيونات الكالسيوم.

و تمت دراسة تأثير التركيزات المختلفة من أيونات الكالسيوم على ELP حيث زاد نشاط الإنزيم المنقى بنسبة 550 % في وجود Mm 15 كلوريد الكالسيوم، مما يوحي بالدور بالغ الأهمية لتلك الأيونات في الثبات التركيبي لبيئة الهيم و في الحفاظ على الموقع النشط للإنزيم.

و قد وجد أن معظم الأيونات الفلزية (فيما عدا أيونات معدني الكالسيوم و الماغنسيوم) و المركبات التي اختبرت لها تأثير مثبط جزئيا على الإنزيم.

و تخلص الدراسة إلى إمكانية استخدام نبات الإيوفوربيا تريكالي المتاح محليا في مصر كمصدر لإنزيم البيروكسيديز و الذي يستخدم في العديد من التطبيقات الصناعية و الطبية الحيوية.

و أثبتت الدراسة أيضا أهمية أيونات الكالسيوم في تحفيز نشاط و زيادة الثبات الحراري للإنزيم النقي المفصول من العصارة اللبنية لنبات الإيوفوربيا تريكالي.

Abstract EN

A new cationic peroxidase from Euphorbia tirucalli (pencil cactus) latex was purified to homogeneity using benzene fractionation, gel filtration and cation-exchange chromatography.

The purified enzyme was found to be monomeric with a molecular weight of 44 k Da as determined by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE).

The purified enzyme had a broad specificity towards some phenolic substrates in the order of 2, 2- azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonicacid) (ABTS) > guaiacol o-phenylenediamine > 4-aminoantipyrene, whereas no affinity towards ascorbic acid and o-dianisidine was recorded.

The enzyme had pH and temperature optima at 7.0 and 40°C, respectively.

Study of kinetic parameters demonstrated that ABTS had the highest affinity towards ELP, where Km, V max and V max / Km values were 0.503 mM, 500 U / assay and 994.04 U/mM, respectively.

ELP was stable from 10˚C up to 60°C and lost about 70 % of its activity at 70°C.

The thermal inactivation profile of ELP in absence of Ca2+ is biphasic and characterized by a rapid decline in activity on exposure to heat, followed by a more gradual decrease in activity on continued exposure.

However, the purified enzyme exhibited increased thermal stability in the presence of calcium ions.

Furthermore, the activity of purified enzyme was enhanced by ~ 550 % in the presence of 15 mM CaCl2, suggesting a pivotal role for Ca2+ in conferring structural stability to the home environment and in retaining the active site of ELP.

Most of the examined metal ions (except for Ca2+ and Mg2+) and compounds had differential inhibitory effects on ELP activity.

In conclusion, a locally available plant (Euphorbia tirucalli) could be a potential candidate source for peroxidase, the most widely used enzyme in industrial and biomedical applications.

In addition, calcium was found to be essential for enhancing enzymatic activity and thermal stability of the purified Euphorbia tirucalli latex peroxidase.

American Psychological Association (APA)

Fahmi, Afaf Sad al-Din& Salim, Ahmad Muhammad Hasan& Abd al-Hamid, Mahmud Muhammad Said& al-Badri, Muhammad Uthman& Azouz, Rasha Azouz Muhammad. 2012. Role of calcium in enhancing the activity and thermal stability of a new cationic peroxidase purified from euphorbia tirucalli latex. The Egyptian Journal of Biochemistry and Molecular Biology،Vol. 30, no. 2, pp.245-268.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-312069

Modern Language Association (MLA)

al-Badri, Muhammad Uthman…[et al.]. Role of calcium in enhancing the activity and thermal stability of a new cationic peroxidase purified from euphorbia tirucalli latex. The Egyptian Journal of Biochemistry and Molecular Biology Vol. 30, no. 2 (Dec. 2012), pp.245-268.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-312069

American Medical Association (AMA)

Fahmi, Afaf Sad al-Din& Salim, Ahmad Muhammad Hasan& Abd al-Hamid, Mahmud Muhammad Said& al-Badri, Muhammad Uthman& Azouz, Rasha Azouz Muhammad. Role of calcium in enhancing the activity and thermal stability of a new cationic peroxidase purified from euphorbia tirucalli latex. The Egyptian Journal of Biochemistry and Molecular Biology. 2012. Vol. 30, no. 2, pp.245-268.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-312069

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes bibliographical references : p. 264-267

Record ID

BIM-312069