Inhibitory effects of Armillaria mellea (Vahl) P. Kumm. on liver glutathione S-transferase activity

Year 2020, , 1 - 7, 15.05.2020

Ayşegül Kütük Gökhan Sadi

https://doi.org/10.30616/ajb.690005

Cited By: 2

Abstract

Armillaria mellea (Vahl) P. Kumm. commonly-known as the honey fungus is an edible mushroom and its antioxidant, antitumor, neuroprotective, and insulin resistance reductive effects have been well-characterized. Glutathione S-transferases (GST) are the group of detoxification enzymes has a function to conjugate glutathione to the variety of electrophile, making them more water-soluble for excretion. Their inhibition or activation could have profound toxicological or clinical implications. This study is conducted to investigate the inhibitory effects of A. mellea on GST enzymes. Total GST activities were measured using glutathione and 1 chloro-2,4-dinitrobenzene as substrates spectrophotometrically, and enzyme kinetic studies were conducted to determine Vmax and Km values. Additionally, aqueous and methanolic extracts of A. mellea were tested to see how they modulate the kinetic parameters. Vmax for liver GST enzyme was calculated as 443.90 ±11.52 U/mg, Km value for GSH, and CDNB were determined as 4.88± 0.53 mM and 10.43±1.07 mM, respectively. The decrease in Vmax and the increase in Km values with A. mellea extracts demonstrated a mixed-type inhibitory mechanism. Methanolic extract inhibits the GSH-dependent GST activity much more than the CDNB-dependent activity, but aqueous extract mainly affects CDNB-dependent GST activity. In conclusion, A. mellea could suppress the hepatic GST enzymes that might have toxicological consequences such as reduced cellular detoxification of electrophilic xenobiotics as well as alleviated drug resistance in the treatment of several diseases.

Keywords

Armillaria mellea, glutathione S-transferase, enzyme inhibition, Vmax, Km

Thanks

We would like to give special thanks to Dr. Yasin Uzun who kindly provided the Armillaria mellea (Vahl) P. Kumm. samples.

Armillaria mellea (Vahl) P. Kumm’nın karaciğer glutatyon S-transferaz aktivitesi üzerine baskılayıcı etkileri

Abstract

Armillaria mellea (Vahl) P. Kumm. yaygın olarak bal mantarı olarak bilinen yenilebilir bir mantardır ve antioksidan, antitümör, nöroprotektif ve insülin direncini azaltıcı etkileri iyi karakterize edilmiştir. Glutatyon S-transferazlar (GST), detoksifikasyon enzimlerinin bir grubudur ve glutatyonu çeşitli elektrofillere konjüge etme fonksiyonuna sahiptir. Bu işlem onları atılım için suda daha fazla çözünür hale getirir. GST enzimlerinin baskılanması veya aktive edilmesinin toksikolojik veya klinik etkileri olabilir. Bu çalışma A. mellea'nın GST'ler üzerindeki baskılayıcı etkilerini araştırmak için yapılmıştır. Toplam GST aktiviteleri, spektrofotometrik olarak glutatyon ve 1 kloro-2,4-dinitrobenzen substratları kullanılarak ölçülmüş, Vmax ve Km değerlerini belirlemek için enzim kinetiği çalışmaları yapılmıştır. Ek olarak, A. mellea'nın sulu ve metanolik özütleri, kinetik parametreleri nasıl modüle ettiklerini değerlendirmek için test edilmiştir. Karaciğer GST enzimi için Vmax 443,90 ± 11,52 U/mg, GSH ve CDNB için Km değerleri sırasıyla 4,88 ± 0,53 mM ve 10,43 ± 1,07 mM olarak belirlenmiştir. A. mellea ekstreleri ile Vmax'daki azalma ve Km değerlerindeki artış, GST enziminin karışık tipte inhibisyon mekanizmasıyla baskılandığını göstermiştir. Metanolik ekstraktın GSH-bağımlı GST aktivitesini CDNB-bağımlı aktiviteden çok daha fazla inhibe ettiği, fakat su ekstraktlarının esas olarak CDNB-bağımlı GST aktivitesini baskıladığı gösterilmiştir. Sonuç olarak A. mellea’nın, karaciğer GST enzimini baskılayarak ksenobiyotiklerin hücresel detoksifikasyonunu azaltabilecek ve çeşitli hastalıkların tedavisinde ilaç direncinin azaltılması gibi toksikolojik sonuçları olabilecek bir mantar türü olabileceği değerlendirilmiştir.

Keywords

Armillaria mellea, glutatyon S-transferaz, enzim baskılama, Vmax, Km

References

• An S, Lu W, Zhang Y, Yuan Q, Wang D (2017). Pharmacological basis for use of Armillaria mellea polysaccharides in Alzheimer’s Disease: Antiapoptosis and antioxidation. Oxidative Medicine and Cellular Longevity 2017: 4184562.
• Appiah-Opong R, Commandeur JNM, Istyastono E, Bogaards JJ, Vermeulen NPE (2009). Inhibition of human glutathione S-transferases by curcumin and analogues. Xenobiotica 39: 302-311.
• Gweshelo D, Muswe R, Mukanganyama S (2016). In vivo and in vitro inhibition of rat liver glutathione transferases activity by extracts from Combretum zeyheri (Combretaceae) and Parinari curatellifolia (Chrysobalanaceae). BMC Complementary and Alternative Medicine 16: 1-15.
• Habig WH, Pabst MJ, Jakoby WB (1974). Glutathione S-transferases. The first enzymatic step in mercapturic acid formation. Journal of Biololgical Chemistry 249: 7130-7139.
• Hayeshi R, Mutingwende I, Mavengere W, Masiyanise V, Mukanganyama S (2007). The inhibition of human glutathione S-transferases activity by plant polyphenolic compounds ellagic acid and curcumin. Food and Chemical Toxicology 45: 286-295.
• Lowry O, Roserbrough N, Farr A, Randall R (1951). Protein measurement with folin phenol reagent. Journal of Biololgical Chemistry 193: 265-275.
• Pegler DN. (2000). Taxonomy, nomenclature and description of Armillaria. In Fox RTV. Armillaria root rot: Biology and control of honey fungus. Andover: Intercept Ltd. pp. 81–93.
• Strange RC, Spiteri MA, Ramachandran S, Fryer AA (2001). Glutathione-S-transferase family of enzymes. Mutation Research - Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis 482: 21-26.
• Wu J, Zhou J, Lang Y, Yao L, Xu H, Shi H, Xu S (2012). A polysaccharide from Armillaria mellea exhibits strong in vitro anticancer activity via apoptosis-involved mechanisms. International Journal of Biological Macromolecules 51: 663-667.
• Yang S, Meng Y, Yan J, Wang N, Xue Z, Zhang H, Fan Y (2019). Polysaccharide-enriched fraction from Amillariella mellea fruiting body improves insulin resistance. Molecules 24(1): 46.