Partial Purification of Glutathione S-Transferase Enzyme from MuscleTissue of Scorpionfish

Year 2023, Volume: 38 Issue: 2, 431 - 440, 04.07.2023

Kübra Işık , Ercan Soydan

https://doi.org/10.7161/omuanajas.1287072

Abstract

Enzymes serve to make vital functions healthy and sustainable in living organisms. GST enzyme, which is one of the most important enzymes that provide such a resistance in human body, provides the detoxification of xenobiotics and is a well-known enzyme in the detoxification of xenobiotic substances. Therefore, GSTs convert endogenous substances produced by oxidative stress and xenobiotics such as antitumour drugs and environmental carcinogenics, into dissoluble form via phase II transformation. In this study, glutathione S-transferase enzyme from muscle tissue of scorpion fish was partially purified for the first time in the literature and optimum characterization studies were performed. The working procedure was carried out in three steps as homogenate preparation, ammonium sulfate precipitation and dialysis, respectively. Ammonium sulfate precipitation interval was found in the range of 40-60%. Optimum ionic strength was determined in 150 mM Tris-HCl buffer, optimum pH value was found to be 6.0 and optimum substrate concentration was determined as 2.5 mM CDNB. Despite studies involved in characterization of antioxidant enzymes from aquatic organisms are quite common, results of this study are considered to be beneficial for scientists studying on this research area.

Keywords

Enzyme purification, glutathione S-transferase, characterization study, scorpion fish

İskorpit Balığı Kas Dokusundan Glutatyon S-Transferaz Enziminin Kısmi Saflaştırılması

Abstract

Canlı organizmalarda enzimlerin görevleri yaşamsal fonksiyonları sağlıklı ve sürdürülebilir hale getirmektir. Vücudumuz için bu direnci sağlayan enzimlerin en önemlilerinden biri olan glutatyon S-transferaz enzimi ksenobiyotiklerin detoksifikasyonunu sağlamaktadır ve ksenobiyotik maddelerin detoksifikasyonundaki fonksiyonu iyi bilinen bir enzimdir. Bu nedenle bu enzim oksidatif stres sonucu oluşan endojen bileşiklerin ve antitümör ilaçlar, çevresel karsinojenler gibi ksenobiyotiklerin faz II aşamasıyla transformasyonunu sağlayarak ksenobiyotikleri çözünür hale getirmektedir. Bu çalışmada iskorpit balığı kas dokusundan glutatyon S-transferaz enzimi literatürde ilk kez kısmi olarak saflaştırılmış ve kinetik karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Çalışma prosedürü işlemi sırasıyla homojenat hazırlama, amonyum sülfat çöktürmesi ve diyaliz olarak üç aşamada yapılmıştır. Amonyum sülfat çöktürme aralığı %40-60 olarak bulunmuştur. Optimum karakterizasyon çalışmaları yapılarak optimum iyonik şiddeti 150 mM Tris-HCI tamponunda, optimum pH: 6.0 ve optimum substrat miktarı ise 2.5 mM CDNB olarak tespit edilmiştir. Akuatik canlılardan antioksidant enzimlerin karakterizasyonu çalışmaları oldukça yaygın olmasına rağmen çalışmamızın sonuçlarının bu alanda araştırmalar yapan bilim insanları için faydalı olacağı düşünülmektedir.

Keywords

Enzim saflaştırılması, glutatyon S-transferaz, iskorpit balığı, karakterizasyon çalışması

References

• Ahmed, B.M., 2017. Purıfıcatıon And Characterızatıon Glutathıone S-Transferase Enzyme From Japanese Quaıl (Coturnix, Coturnix Japonica) Heart. Master Thesıs. Bingöl Unıversıty Instıtute of Scıence. Bingöl
• Aksoy Y., 2002. The role of glutathione in antioxidant mechanism. Turk J Med Sci, 2(4):442-448.
• Anderson, M.E., 1998. Glutatyon: biyosentez ve modülasyona genel bir bakış, Kimyasal-biyolojik etkileşimler, 111: 1-14.
• Ballatori, N., Krance, S. M., Notenboom, S., Shi, S., Tieu, K., & Hammond, C. L. (2009). Glutathione dysregulation and the etiology and progression of human diseases. Biol Chem. 390(3): 191–214. doi: 10.1515/BC.2009.033
• Baş, M., Ersun, A. Ş., Kıvanç, G., 2006. The evaluation of food hygiene knowledge, attitudes, and practices of food handlers’ in food businesses in Turkey. Food control, 17:4, 317-322.
• Başçınar, N.S., Sağlam, H., 2009. Feeding habits of black scorpionfish Scorpaena porcus, in the South-Eastern Black Sea. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 9, 10-99.
• Boyer, T. D., Kenney, W. C., 1985. “Preparation, characterization and properties of glutathione S-transferases, Biochemical pharmacology and toxicology, 1, 297-363.
• Boyland, E., Chasseaud, L. F., 1969. “The role of glutathione and glutathione S‐ transferases in mercapturic acid biosynthesis”, Advances in Enzymology and Related Areas of Molecular Biology, Volume 32, 173-219.
• Dröge, W., 2002. Free radicals in the physiological control of cell function. Physiological reviews. 82, 47-95.
• Duran, G., 2019. Siraz (Capoeta Umbla)'In Karaciğer Dokusundan Glutatyon STransferaz Enziminin Saflaştırılması, Karakterizasyonu ve Bazı Kimyasalların Enzim Aktivitesi Üzerine Etkilerinin İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Ağrı İbrahim Çeçen Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ağrı.
• Erbay, M., 2013. Doğu Karadeniz’deki İskorpit (Scorpaena porcus, Linnaeus, 1758) Balığının Popülasyon Yapısı ve Üreme Biyolojisi Üzerine Araştırma. Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksel Lisans Tezi, Rize, 78s.
• Fischer, W., Bauchot, M. L., Schneider, M., 1986. Fiches FAO d'identification des espèces pour les besoins de la pêche (Révision 1). Médi terranée et mer Noi re. Zone de pêche 37, vol. 2, FAO, Rome, 1529 p.
• Forman, H. J., Zhang, H., Rinna, A., 2009. Glutathione: overview of its protective roles, measurement, and biosynthesis. Molecular aspects of medicine, 30(1-2), 1-12.
• Genestra, M., 2007. Oxyl radicals, redox-sensitive signalling cascades and antioxidants. Cellular signalling, 19(9), 1807-1819.
• Gözükara, M.E., 1997. Biyokimya. Nobel Tıp Kitapevleri, İstanbul. 1225.
• Güven, N., 2020. Eşkina balığından Glutatyon S-transferaz enziminin karakterizasyonu ve metal inhibisyonunun incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Samsun
• Habig, W.H., Pabst, M.J., Jakoby, W.B., 1974. Glutathione S- transferases. The first enzymmatic step in mercapturic acid formation. J Biol Chem, 246, 7130-7139.
• Halliwell, B., Gutterıdge, J., 2007. Free radicals in biology and medicine. v. 4. New York: Oxford, 689.
• Hayes, J. D., Pulford, D. J., 1995. “The glutathione S-transferase supergene family: regulation of GST and the contribution of the lsoenzymes to cancer chemoprotection and drug resistance part II., Critical reviews in biochemistry and molecular biology, 30(6), 521-600.
• Hureau, J.-C., Litvinenko, N.I., 1986. Scorpaenidae. In Fishes of the North-Eastern Atlantic and the Mediterranean. Vol. III. UNESCO, Paris pp. 1211–1229.
• Kızıltunç, H.E., 2023. Brokoli'den (Brassica Oleracea L. var. İtalica) Glutatyon S-Transferazın Saflaştırılması, Karakterizasyonu ve Bazı Herbisit Türevlerinin Enzim Aktivitesi Üzerine Etkilerinin İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum
• Lu, S. C., 2009. Regulation of glutathione synthesis. Molecular aspects of medicine, 30(1-2), 42-59.
• Mahé, K., Goascoz, N., Dufour, J. L., Iglesias, S. P., & Tetard, A., 2014. Black scorpionfish Scorpaena porcus (Scorpaenidae): a first record in the eastern English Channel. Marine Biodiversity Records, 7, e6. https://doi.org/10.1017/S1755267214000037
• Meister, A., & Anderson, M. E., 1983. Glutathione. Annual review of biochemistry, 52(1), 711-760.
• Meister, A., 1983. Selective modification of glutathione metabolism. Science, 220(4596), 472-477.
• Morgenstern, R., Lundqvist, G., Hancock, V., DePierre, J. W., 1988. “Studies on the activity and activation of rat liver microsomal glutathione transferase, in particular with a substrate analogue series”, Journal of Biological Chemistry, 263(14), 6671- 6675.
• Mukherji SM, Singh SP., 1986. Organik kimyada reaksiyon mekanizması. Madras: Macmillan IndiaPress.
• Mullineaux, P.M., 1997. Glutathione reductase: regulation and role in oxidative stress, Oxidative stress and the molecular biology of antioxidant defence, 667-713.
• Nordberg J, Arner EJ., 2001. Reaktif oksijen türleri, antioksidanlar ve memeli Tioredoksin sistemi. Serbest Radikal Biol Med, 31(11):1287–312.
• Pacher, P., Beckman, J. S., Liaudet, L., 2007. Nitric oxide and peroxynitrite in health and disease. Physiological reviews, 87(1), 315-424.
• Pallaoro, A., Jardas, I., 1991. Food and feeding habits of black scorpionfish (Scorpaena porcus L. 1758) (Pisces, Scorpaenidae) along the Adriatic coast. Acta Adriatica, 32(2), 885-898.
• Pallardó, F. V., Markovic, J., García, J. L., Viña, J., 2009. Role of nuclear glutathione as a key regulator of cell proliferation. Molecular aspects of medicine, 30(1-2), 77-85.
• Pham-Huy, L. A., He, H., Pham-Huy, C., 2008. Free radicals, antioxidants in disease and health. International journal of biomedical science: IJBS, 4(2), 89.
• Roşca I., Arteni, O.M., 2010. Feeding ecology of black scorpionfish (Scorpaena porcus Linnaeus, 1758) from the Romanian Black Sea (Agigea – Eforie Nord area). ABAH Bioflux, 2(1): 39-46
• Sayın, Y., 2022. Glutatyon S -Transferaz Enziminin Kaz (Anser Anser Domesticus) Karaciğerinden Saflaştırılması, Karakterizasyonu, Bazı Kimyasalların ve Metallerin Enzim Aktivitesi Üzerine Etkilerinin İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi. Ağrı İbrahim Çeçen Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Ağrı
• Schafer, F. Q., Buettner, G. R., 2001. Redox environment of the cell as viewed through the redox state of the glutathione disulfide/glutathione couple. Free radical biology and medicine, 30(11), 1191-1212.
• Taysı, M.Ş., 2018. Glutatyon S-Transferaz (Gst) Enziminin Japon Bıldırcın (Coturnix Coturnix Japonica) Karaciğerinden Saflaştırılması ve Karakterizasyonu. Bingöl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bingöl.
• Valko, M., Leibfritz, D., Moncol, J., Cronin, M. T., Mazur, M., Telser, J., 2007. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. The international journal of biochemistry & cell biology, 39(1), 44-84.
• Willcox, J. K., Ash, S. L., Catignani, G. L., 2004. Antioxidants and prevention of chronic disease. Critical reviews in food science and nutrition, 44(4), 275-295.
• Yılmaz, H., 2022. Glutatyon S-Transferaz Enziminin Tavuk Karaciğerinden Saflaştırılması Karakterizasyonu ve Bazı Pestisitlerin Enzim Aktivitesi Üzerine Etkisi. Bingöl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bingöl
• Young, I., Woodside, J., 2001. Antioxidants in health and disease. Journal of clinical pathology, 54(3), 176-186.
• Yüksel, F., 2022. Glutatyon S-Transferaz Enziminin Koyun Dalak Dokusundan Saflaştırılması ve Karakterizasyonu. Bingöl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bingöl