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BIOCHIMIE, 1972, 54, 319,-324. ADN polymdrases de foie de rat" groupes thiols et activitd enzymatique. Jean-Michel ROSSIGNOL, Janine ABADIEDEBAT, Jeanne TILLIT et Anne-Marie de RECONDO. Institut de Recherches Scientifiques sur le Cancer, B.P. N ° 8, 94-Villejui[. (23-12-1971). Summary. -- The inhibitory effects of p-ehloromercuribenzoate and N-ethylmaleimide were studied in a purified preparation of Deoxyribonucleotide acid polymerase from regenerating rat liver. This work leads to the conclusion that at least one eyslein residue is essential for eatalytie activity. The addition of 2-mereaptoethanol or dithiothreitiol to the enzyme increases consi- derably its activity. The pre-ineubation of templates with the enzyme seems to give a partial protection of the enzyme against any further inhibition by p-ehloromereuri- benzoate. On the other hand, deoxyribonueleotide triphosphates are ineffective to this end. DNA polymerase from transplantable rat hepatoma is also inhibited by p-ehloromereuri- benzoate and N-ethylmaleimide. INTI~ODUCTION. L'utilisation de 2-mercapto6thanol au cours de la purification de I'ADN polym6rase ADN d6pen- dante de fate de rat en hypertrophie compensa- trice nous ayant permis d'accroitre l'activit6 de cette enzyme, nous avons choisi d%tudier le r61e des groupes thiols dans son activit6 catalytiqne. La mise en 6vidence d'un r6sidu cyst6ine n6ces- saire A l'activit6 enzymatique serait importante pour l'6tude des propri6t6s de cette enzyme. Elle pourrait aussi donner un crit~re de distinction entre les ADN polym6rases ADN d6pendantes nor- males ou tumorales d'une part, entre les enzymes de r6paration ou de replication d'autre part. De plus, un tel crit6re pourrait permettre de diff6ren- cier, dans des cellules transform6es par les virus oncog6nes h ARN, les diverses &DN polym6rases : additive, ARN d6pendante, hybride d6pendante, ou ADN d6pendante. Parmi les travaux consacr6s aux ADN polym~- rases de bact6ries et de mammif~res, certains ant d6jA port6 sur la mise en 6vidence d'un r6sidu cyst6ine dans le site catalytique de ces enzymes. Ainsi, travaillant sur des cellules de tumeurs d'as- cites, Keir et Shepherd [1], puts Slater [2] ant mis en 6vidence l'inhibition de l'activit6 ADN polym6rase par les agents bloquant les groupes thiols. Par ailleurs Jovin, Englund et Kornberg [31 ont montr6, ehez E. Colt, qu'une mol6eule d'ADN polym6rase I fixe un seul atome de mercure (203Hg), et que cette fixation n'inaetive pas Fen- zyme. Ces auteurs concluent done qu'il n'y a qu'un r6sidu eyst6ine dans la mol6cule, et que ee r6sidu n'est pas impliqu6 dans le site aetif. L'6tude de la synth6se de I'ADN ehez un mutant d'E. Colt [4] a conduit A l'isolement d'une nouvelle enzyme, I'ADN polym6rase II. Kornberg et Gefter [5] d'une part, Moses et Richardson [63 d'autre part, ant montr6 qu'au mains un r6sidu eyst6ine se trouve dans le site catalytique de cette enzyme, ee qui introduit un erit6re de distinction entre ees deux ADN polym6rases de E. Colt. Stavrianopoulos, Karkas et Chargaff [7] ant, quant A eux, compar6 la sensibilit6 de I'ADN poly- m6rase hybride d6pendante d'embryon de poulet vis-A-vis des agents bloquant les groupes thiols A celle des ADN polym6rases d'E. Colt et de thymus de veau. Nous pr6sentons ici les r6sultats que nous avons obtenus avec I'ADN polym6rase ADN d6pendante de fate en hypertrophie eompensa- trice et avec une ADN polym6rase de tissu h6pa- tique tumoral. MATI~RIEL ET Mt~THODES. 1. ADN POLYMERASESi A D N Di~PF.NDANTES. a) L'ADN polgm~rase ADN d~pendante de fate de rat en hypertrophie compensatrice a 6t6 par- tiellement purifi6e selon une technique publi6e par ailleurs [8]. Les 6tapes de la purification sont les suivantes : I : surnageant 1050,0'0 g -- II : pr6cipit6 au sul- fate d'ammonium -- III : DEAE cellulose -- IV : 22

ADN polymérases de foie de rat : groupes thiols et activité enzymatique

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Page 1: ADN polymérases de foie de rat : groupes thiols et activité enzymatique

BIOCHIMIE, 1972, 54, 319,-324.

ADN polymdrases de foie de rat" groupes thiols et activitd enzymatique.

Jean-Michel ROSSIGNOL, Jan ine ABADIEDEBAT, Jeanne TILLIT et Anne-Marie de RECONDO.

Insti tut de Recherches Scienti f iques sur le Cancer, B.P. N ° 8, 94-Vil lejui[ . (23-12-1971).

Summary. - - The inhibitory effects of p-ehloromercuribenzoate and N-ethylmaleimide were studied in a purified preparation of Deoxyribonucleotide acid polymerase from regenerating rat liver. This work leads to the conclusion that at least one eyslein residue is essential for eatalytie activity.

The addition of 2-mereaptoethanol or dithiothreitiol to the enzyme increases consi- derably its activity. The pre-ineubation of templates with the enzyme seems to give a partial protection of the enzyme against any further inhibition by p-ehloromereuri- benzoate. On the other hand, deoxyribonueleotide triphosphates are ineffective to this end.

DNA polymerase from transplantable rat hepatoma is also inhibited by p-ehloromereuri- benzoate and N-ethylmaleimide.

INTI~ODUCTION.

L 'ut i l i sa t ion de 2-mercapto6thanol au cours de la pur i f ica t ion de I 'ADN polym6rase ADN d6pen- dante de fate de rat en hype r t roph ie compensa- t r ice nous ayant pe rmis d ' acc ro i t r e l 'act ivi t6 de cette enzyme, nous avons choisi d%tudier le r61e des groupes thiols dans son activit6 catalyt iqne.

La mise en 6vidence d 'un r6sidu cyst6ine n6ces- saire A l 'act ivi t6 enzymat ique serai t impor tan te pour l '6tude des propri6t6s de cette enzyme. Elle pour ra i t aussi donner un cri t~re de d is t inct ion entre les ADN polym6rases ADN d6pendantes nor- males ou tumorales d 'une part , entre les enzymes de r6para t ion ou de rep l ica t ion d 'aut re part . De plus, un tel cr i t6re pour ra i t pe rmet t re de diff6ren- cier, dans des cellules t ransform6es par les v i rus oncog6nes h ARN, les diverses &DN polym6rases : addit ive, ARN d6pendante, hyb r ide d6pendante, ou ADN d6pendante.

Pa rmi les t r avaux consacr6s aux ADN polym~- rases de bact6ries et de mammif~res , cer tains ant d6jA port6 sur la mise en 6vidence d 'un r6sidu cyst6ine dans le site cata lyt ique de ces enzymes. Ainsi, t ravai l lant sur des cellules de tumeurs d'as- cites, Keir et Shepherd [1], puts Slater [2] ant mis en 6vidence l ' inh ib i t ion de l 'act ivi t6 ADN polym6rase par les agents b loquant les groupes thiols.

Par ail leurs Jovin, Englund et Kornberg [31 ont montr6, ehez E. Colt, qu 'une mol6eule d 'ADN polym6rase I fixe un seul atome de mercu re

(203Hg), et que cette f ixation n ' inae t ive pas Fen- zyme. Ces auteurs concluent done qu ' i l n 'y a qu 'un r6sidu eyst6ine dans la mol6cule, et que ee r6sidu n'est pas impliqu6 dans le site aetif. L '6tude de la synth6se de I 'ADN ehez un mutant d'E. Colt [4] a condui t A l ' i so lement d 'une nouvel le enzyme, I 'ADN polym6rase II. Kornberg et Gefter [5] d 'une part , Moses et R ichardson [63 d 'autre part , ant montr6 qu 'au mains un r6sidu eyst6ine se t rouve dans le site catalyt ique de cette enzyme, ee qui in t rodu i t un er i t6re de d is t inct ion entre ees deux ADN polym6rases de E. Colt.

Stavr ianopoulos , Karkas et Chargaff [7] ant, quant A eux, compar6 la sensibilit6 de I 'ADN poly- m6rase hybr ide d6pendante d ' embryon de poulet vis-A-vis des agents b loquant les groupes thiols A celle des ADN polym6rases d'E. Colt et de thymus de veau. Nous pr6sentons ici les r6sultats que nous avons obtenus avec I 'ADN polym6rase ADN d6pendante de fate en h y p e r t ro p h i e eompensa- t r ice et avec une ADN polym6rase de t issu h6pa- t ique tumoral .

MATI~RIEL ET Mt~THODES.

1. ADN POLYMERASESi ADN Di~PF.NDANTES.

a) L'ADN polgm~rase ADN d~pendante de fate de rat en hypertrophie compensatrice a 6t6 par- t ie l lement purifi6e selon une t echn ique publi6e par ail leurs [8]. Les 6tapes de la pur i f ica t ion sont les suivantes :

I : surnageant 1050,0'0 g - - II : pr6cipit6 au sul- fate d ' a m m o n i u m - - III : DEAE cellulose - - IV :

22

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320 J.-M. Rossignol , J. Abadiedebat , J. Till i t el A.-M. de Recondo.

hydroxyapat i te . La fract ion IV (taux de purifica- t ion : 500 fi 800 fois) a 6t6 utilis6e pour l 'essentiel de ce t ravai l ; elle avait une activit6 de 10,0 m~moles de nucl6otides ineorpor6s en 1 h par mg de prot6ines en pr6sence de poly (dAT). poly (dTA).

b) L'ADN polymdrase ADN ddpendante de tu- meur d croissance rapide [9] est aussi une enzyme d 'or igine h6patique. Cet h6patome t ransp lan tab le de rat nous est fourn i par Frayssinet . A par t i r d 'un h6patome nut r i t ionne l , ce dern ie r a obtenu des cl6nes de cellules tnmorales h croissance rapide, t ransmissibles par greffe h des rats nou- veau-n6s [10]. Nous avons utilis6 la f ract ion II (pr6cipit6 au sulfate d ' ammonium, taux de purifi- cat ion 10 ~ 15) pour comparer cette polym6rase tumorale ~ I'ADN polym~rase de foie en hyper- t rophie compensat r ice au m6iue stade de purifi- cat ion (fraction II pur i f icat ion 10 ~ 15).

2. ~[ATRICES.

Quatre matr ices diff6rentes ont 6t6 utilis6es :

- - I'ADN natif de thymus de veau (Choay) ;

- - I'ADN de thymus de veau d6natur6 par la chaleur (5 minutes h 100°C) ;

- - le copolymbre altern6 h double ehaine poly (dAT). poly (dTA) (Miles Inc.) et l 'homopolymbre

simple chalne poly (dC) (Biopolymers Inc).

3 . S U B S T R A T S .

Los d6soxyribonucl6otides t r iphosphates (dATP, dCTP, dGTP, dTTP) nous ont 6t6 fournis par Schwartz. Nous avons utilis6 comme marqueurs le dTTP a[~2P 1 ( C E A - F r a n c e ) , le dTTP [aH] ou le dGTP [SH] d 'Amersham Biochemical Center.

4. AGENTS REAGISSANT AVEC LES GROUPES THIOLS.

Deux agents b loquant les groupes thiols ont 6t6 utilis6s :

- - La N-6thylmal6imide (Nt~M) (*), dont la fixa- t ion sur les thiols est i r r6vers ible [11].

- - L e p-chloromercur ibenzoate (PCMB) dont Fact ion inh ib i t r i ce peut 6tre lev6e par un r6duc- teur des groupes thiols (2-mercapto6thanol, dithio- threitol, glutathion) [12]. Ces dcux r6actifs nous sont fourni par Sigma Chemical Co.

(*) Abr~viations utiHs~es : NEM : N-~thylmaleimide. PCMB : p-ch~oromercuribenzoate. 2 ME : 2-mercapto~thanol. DTT : dithiothreitol.

Les agents r6ducteurs des groupes thiols utilis6s ont 6t6 fournis :

- - p o u r le 2 - m e r c a p t o 6 t h a n o l par Eas tman Kodak Co. Rochester N.Y. (U.S.A.).

- - p o u r le di thiothrei tol (r6actif de Cleland) par Calbiochem - - L a u s a n n e (Suisse).

5. DETERMINATION DE L'ACTIVIT~ F-~NZYMATIQUE.

Le mil ieu d ' i ncuba t ion d 'un volume final de 0,250 ml a la composi t ion suivante : Tris-HC1 50 mM (pH 7), KCA 2,4 mM, MgC12 3,4 mM, d6soxy- r ibonucl~otides t r iphosphates 200 ~M, Fun des modules suivants : A])N nat i f ou d6natur~ 200 ~M, poly (dAT) . poly (dTA) ou poly (dC) 22 ~M et 100~1 d 'enzyme.

Apr6s incuba t ion (38°C, 30 minutes) la par t ie acido-insoluble d 'une f ract ion aliquotc est pr6ci- pit6e sur filtre de verre Wha tman GF/C (aeide perchlor ique 5 p. cent, pyrophosphate de sodium 2 p. cent). Le filtre est lay6 fi l 'acide perehlor ique puis s6ch6 ; la radioactivi t6 du p rodu i t pr6eipit6 sur le filtre est d6termin6e par comptage dans un compteur A scint i l la t ion Packard, en pr6sence d 'un m6Iange Tolu6ne-dim6thyl PO,POP-PPO.

Rt~SULTATS.

1 . I N H I B I T I O N P A R L E S A G E N T S R E A G I S S A N T A V E : C

L E S G R O U P I E S T H I O L S .

L'enzyme par t ie l lement purifide de foie en hyper t rophie compensat r ice pouvan t ut i l iser plu- sieurs modules [13], nous avons employds ici ceux qui sont le mieux copi6s : ADN natif, ADN ddna- tur6, poly (dAT) . poly (dTA) et poly (dC).

2000 r [ I i i

. / \ ADN den~t ur~ <~

~o

1 ooo

0 I . r I f ~ 40 1 0 0 150 200 400

Concerltroticn en 2-mercopIoethonol (ram)

FIG. I. Influence de la concentration en 2-mercap,to~thanol

sur l'aetivit~ de I'ADN polym~rase de foie en hypertro- phic compensatrice en presence de diff~rents mod61es.

En ordonn~es : activit6s exprim~es en p. cent du contr61e.

BIOCHIM1E, 1972, 54, n ° 3.

Page 3: ADN polymérases de foie de rat : groupes thiols et activité enzymatique

Groupes thiols et ADN polym~rases. 321

La cop i e de ces q u a t r e m a t r i c e s est f o r t e m e n t i nh ib6e p a r le p - c h l o r o n : e r c u r i b e n z o a t e et p lus f a i b l e m e n t p a r la N-6 thy lma16imide (Tab leau D. L ' i n h i b i t i o n p r o v o q u 6 e p lus ou m o i n s t o t a l emen t , p a r le p - c h l o r o m e r c u r i b e n z o a t e peu t 6tre lev6e p a r l ' a d d i t i o n de 2 - m e r c a p t o d t h a n o l I00 raM. Cependan t , dans le cas du p o l y (dC) et de I 'ADN na t i f ce t te lev6e d ' i n h i b i t i o n n ' es t que pa r t i e l l e . La p r 6 i n c u b a t i o n de l ' e n z y m e p e n d a n t 10 m i n u t e s en p r 6 s e n c e de 2 - m e r c a p t o d t h a n o l 100 mM s ' o p p o s e

F a c t i o n u l t 6 r i eu re du PCMB.

2. EFFET DU 2-MERCAPTOt~THANOL SUR LES ACTI- VITIES ENZYMATIQUES.

La p r 6 s e n c e d ' u n agent r 6 d u c t e u r tel que le 2 - m e r c a p t o 6 t h a n o l p e r m e t aux g roupes th io l s im-

coup p lus m a r q u 6 vis-h-vis de la r 6 a c t i o n u t i l i s an t I 'ADN d6na tur6 c o n : m e m a t r i c e .

3. E F F E T D ' U N E ' P R E - I N C U B A T I O N E N Z Y M E - S U B -

S T R A T S O U E N Z Y M E - M O D E L E , S U R L ' A C T I O N U L T ~ -

nW.URE DE PCMB.

Les g roupes th io l s n6cessa i r e s 'h l ' ac t iv i t6 ca ta- l y t i que de I 'ADN p o l y m 6 r a s e p e u v e n t i n t e r v e n i r dans la f o r m a t i o n du c o m p l e x e enzyme- subs t r a t , ou dans la f o r m a t i o n du c o m p l e x e enzyme-modUle . Nous avons d o n c essay6 de d 6 t e r m i n e r dans que l le n l e su re les d 6 s o x y r i b o n u c l 6 o s i d e s t r i p h o s p h a t e s ou les d i f f6 ren t s mod61es u t i l i sds p a r I 'ADN po ly - m 6 r a s e p o u v a i e n t s ' o p p o s e r h Fac t i on i n h i b i t r i c e u l t 6 r i eu r e du PCMB (Tab leau II).

T A B L E A U I .

Effe t des agents bloquant les groupes thiols et des agents r~ducteurs de ces groupes sur I'ADN polym~rase de [oie en hyper t roph ie compen- satrice ( fract ion IV).

Addition

Ndant

NEM 2 mM

PCMB 2 mM

2 ME 40 mM

PCMB 2 m M -~ 2 ME 100 mM

2 ME 100 mM puis PCMB 2 mM

ADN nati[

100

7

19,5 5,5

20n 500

ModUle

. . . . . . . . . . . . . . . . . -

DTT 40 mM 175 ! 600

54 i 97 i I

[ 435 '

ADN p01y IdAT). d6natur6 poly (dTA)

100 100

3,5 15

1 ,5

320

345

poly dC

100

19

4 , 5

290 _ _ ! . . . . . . . .

i 113

130

295 i

Les agents bloquant les thiols et l 'enzyme sont pr6-incubds 5 minutes h 4°C avant la pdriode d' incubation.

Substrats utilis~s : dTTP, dCTP, dATP, dGTP pour les matrices ADN (natif ou d6natur6) dTTP et dATP pour la matrice poly (dAT). poly (dTA), dGTP, dans le cas de la matriee poly (dC).

Les r~sultats sont exprim6s en p. cent d'activi't6. Le contr61e (100 p. cent d'acti- vit~) ,incorpore en 1 h par ml d 'enzyme, et selon le module, les quantit~s sui- vantes de nuel6otides : ADN nat i f : 2000 pmoles de nueldotides, ADN ddnatur6 : 6000 pmoles, poly (d~AT). poly (dTA) : 30000 pmoles, poly (4C) : 12000 pmoles.

p l iqu6s dans l ' a c t iv i t6 ca t a ly t ique , en t re aut res , d '6 t re l ib res , et a c c r o l t de f acon no tab le l ' a c t iv i t6 e n z y m a t i q u e (Tab leau I).

Un o p t i m u m d ' ac t i v i t 6 est obse rv6e en p r 6 s e n c e de 2 - m e r c a p t o 6 t h a n o l 100 mM h 150 mM (fig. 1). L 'e f fe t a c t i v a t e u r du 2 - m e r c a p t o 6 t h a n o l est beau-

BIOCHIMIE, 1972, 54, n ° 3.

Au cours de ce t r ava i l , nous avons fair les cons- t a t a t ions su ivan t e s : en absence de 2 -mercap to - 6 thanol , l ' e n z y m e s ' i n a c t i v e 16g6rement h 38 °. La p r 6 i n c u b a t i o n de l ' e n z y m e avec les d 6 s o x y r i b o - nuc l6os ides t r i p h o s p h a t e s d i m i n u e e n c o r e davan - tage sa capac i t6 h c o p i e r le m o d 6 l e qu i lui est f o u r n i u l t 6 r i e u r e m e n t . P a r con t re , p r 6 i n c u b 6 e en

Page 4: ADN polymérases de foie de rat : groupes thiols et activité enzymatique

322 J.-M. Rossignol, J. Abadiedebat , J. Tillit el A.-M. de Recondo.

TAB LF-.~_ U II.

Influence des substrats et des modMes sur l'inhibition de I'ADN polym~rase de foie

en hypertrophie compensatrice (fraction IV) par le PCMB.

ModUle

ADN natif

ADN d~naturd

Poly (dAT) . Poly (dTA)

I ~ pr6-incubation 15 minutes fi 380C

Enzyme q- tampon Enzyme -~- PCMB Enzyme @ Pr6eurseurs Enzyme q- ADN natif Enzyme q- Pr6curseurs Enzyme -q- ADN natif

Enzyme -q- tampon Enzyme ~ PCMB Enzyme -q- Pr6eurseurs Enzyme -~- ADN d6natur6 Enzyme -~- Pr~eurseurs Enzyme -q- ADN d6naturd

Enzyme -q- tampon Enzyme -q- PCMB Enzyme ~- Pr&urseurs Enzyme ~- (dAT) . (dTA) Enzyme -{- Pr~curseurs Enzyme ~- (dAT) . (dTA)

2 e pr6-ineubation I pmoles, par ml,

15 minutes__fi380C en 30549178minutes

PLUMB [ 234 PCMB

PCMB PCMB

PCMB PCMB

430 173 824

- - 1426 418 109

i 1515 236

2917

236 274

1500 1018 7905

Aetivit6s relatives

67 22 28 52 21

100

48,5 14

4 52

8

100

58 3 3,5

19 13

100

Le PCMB est utilis6 iei 2.10-5 M. Son effet inhibi teur est max imum dbs 5 mi- nutes et reste constant au moins jusqu 'h 30 minutes.

Lorsque rien n 'est indiqu6 dans ]a colonne ¢ deuxi6me pr6-incubation >>, aucun agent n'a 6t6 ajout6, et les tubes ont 6t6 eonserv6s h 4°C.

Pr6curseurs : les quatre d6soxyribonuc16otides tri-phosphates dans le cas de I'ADN natif et d~natur6, le dATP el le dTTP dans le eas du poly (dAT) . poly (dTA).

p r 6 s e n c e de mod6les , I 'ADN p o l y m @ a s e g a r d e route son act ivi t6 . Des e x p @ i e n c e s p e r m e t t a n t de m i e u x e o m p r e n d r e ces p h 6 n o m b n e s sont ae tue l le - m e n t en cours . Nous nous b o r n e r o n s h d i s c u t e r i e i l ' i n f l uenee des modb le s et des subs t ra t s su r l ' a e t i o n u l t 6 r i eu r e du PCMB.

L ' a c t i o n i n h i b i t r i c e des d 6 s o x y r i b o n u c l 6 o s i d e s t r i p h o s p h a t e s s ' a jou te h eel le du PCM~3 (ADN d6na- tur6) ou ne la m o d i f i e p r a t i q u e m e n t pas [ADN na t i f et p o l y (dAT) . (dTA)] . P a r con t re , dans "tous les cas, ma i s h des degr6s d ive r s , la p r 6 i n c u b a t i o n de l ' e n z y m e a v e c les modb le s d i m i n u e l ' e f fe t i nh i - b i t e u r du PCMB.

4. COMPARAISON ENTRE L ' A D N POLYMERASE DE

FOIE EN HYPE 'RTROPHIB COMPENSATRICE ]~T L ' A I ) N

POLYMERASE D E T UMEUR A CROISSANCE RAPIDE.

Nous avons c o m p a r 6 ees d e u x e n z y m e s au s tade I I (p r6e ip i t~ au su l fa te d ' a m m o n i u m ) (Ta- b l eau 111). A e e degr6 de p u r i f i c a t i o n le c o m p o r t e - m e n t des deux A D N p o l y m 6 r a s e s v is -h-vis des agents b l o q u a n t les th io l s et des agents r 6 d u e t e u r s n ' e s t pas f o n d a m e n t a l e m e n t d i f f6rent . L ' A D N po ly -

BIOCHIMIE, 1972, 54, n ° 3.

m g r a s e de t u m e u r "~ c r o i s s a n e e r a p i d e est i nh ib6e pa r la NEM et le PCM:B e n c o r e p lus f o r t e m e n t que l ' e n z y m e de fo ie en h y p e r t r o p h i e e o m p e n s a t r i e e m a i s eet te p lus g r a n d e sens ib i l i t~ est p e u t ~tre due h la t e n e u r en p r o t 6 i n e s des f r a c t i o n s II. En effet, el le est deux fois p lus fa ib le dans le eas de la t u m e u r que dans le eas du fo ie en h y p e r t r o p h i e e o m p e n s a t r i c e .

P a r a i l leurs , p o u r l ' e n z y m e t u m o r a l e , l ' i n h i b i - t ion p a r la NEM ou le PCMB se m a n i f e s t e aussi f o r t e m e n t en p r 6 s e n e e d ' A D N na t i f q u ' e n p r 6 s e n e e d 'ADN d6natur6 ou de p o l y (dAT) . (dTA). Ce fa i t la d i s t i ngue de I '&DN p o l y m ~ r a s e de fo ie en h y p e r t r o p h i e e o m p e n s a t r i c e .

DISCUSS~ION E T CONCLUSION.

Les agen ts b l o q u a n t les t h io l s (PCM,B et NEM) i n h i b e n t l ' ac t iv i t6 de I'AD:N p o l y m 6 r a s e de fo ie en h y p e r t r o p h i c c o m p e n s a t r i c e . Cette e n z y m e con- t i en t d o n e au m o i n s une eys t6 ine i m p l i q u 6 e soi t d i r e c t e m e n t , soi t i n d i r e e t e m e n t , clans ses p r o p r i & t6s ca ta ly t iques . Le p - c h l o r o m e r c u r i b e n z o a t e est

Page 5: ADN polymérases de foie de rat : groupes thiols et activité enzymatique

Groupes thiols el A D N polymdrases . 323

TABLEAU III .

R61e des groupes thiols dans l'activitd des ADN polym~rases normales ou tumorales.

Source de l'enzyme

Foie en hypertrophie compensatrice

Fraction II

Addition ADN ADN poly (dAT). nati[ d6natur6 poly (dTA)

N6ant 100 100 100

NEM 2 mM 58 38 15

PCMB 2 mM 38 8,5 6

2 ME 40 mM ME 190 134 113

DTT 40 mM 144 118 121

PCMB 2 mM -4- 2 142 91 87 100 mM

N~ant 100 100 100

24

H6patome ! transplantable ! 2 ME 40 mM

Fraction II i

NEM 2 mM 28 21,5

PCMB 2 mM I 3 4,5 2,5

153 280 135

155 138

94

~ DTT 40 mM

PCMB

250

2 mM -~- 2 ME] 140 240 100 mM ]

F~act, ion II (foie en hypert rophie eompensatrice) : prot~ines 12 mg/ml . Fract ion II (h~patome transplantable) : prot~ines 6 mg/ml . Activi.t~s sp~cifique~ (pmoles de nncl~otides Incorpor~s en 1 h h 38°C par mg de

prot~ines) : pour la fraction II (hypertrophie eompensatrice), selon le mod61e ADN natif : 880, ADN d6natur~ 2660, poly (dAT) .po ly (dTA! : 5160 ; pour la fract ion II (h6patome transplantable) : A D N nat i f : 840, ADN d~natur~ : 9200, poly (dTA). poly (dTA) : 17.400.

p lus i n h i b i t e u r que la N - 6 t h y ] m a l e i m i d e ; ce la est sans dou te dfi aux d i f f6 rences de r6ac t iv i t6 des deux p rodu i t s .

La p r 6 - i n c u b a t i o n des modu le s avec l ' e n z y m e d i m i n u e F a c t i o n i n h i b i t r i c e u l t 6 r i e u r e du PCM,B. Cela s e m b l e i n d i q u e r q u ' u n e p a t t i e au m o i n s des r6s idus cys t6 ine essen t ie l s son t so i t impI iqu6s dans la f ixa t ion des modu le s s u r l ' e n z y m e , soi t masqu6s et pro t6g6s p a r le m o d u l e l o r s q u e ce lu i -c i est fix6 su r l ' e n z y m e . Cet te o b s e r v a t i o n est h r ap - p r o c h e r de l ' e f fe t p r o t e c t e u r de I 'ADN vis-h-vis de I 'ADN p o l y m 6 r a s e au cou r s de sa p u r i f i c a t i o n [14]. S u i v a n t les modu le s ut i l is6s la r 6 a c t i o n de po ly - m 6 r i s a t i o n est p lus ou m o i n s sens ib le h l ' a c t i o n du PCMB et h ce l le du 2 - m e r c a p t o 6 t h a n o l .

Nous avons v6rif i6 que la 16g~re ac t iv i t6 a d d i t i v e ( a d d i t i o n d ' u n seul d 6 s o x y r i b o n u c l 6 o t i d e t r i p h o s - p h a t e aux ex t r6mi t6s 3 'OH du m o d u l e [15]) que poss6de la f r a c t i o n IV est aussi t ouch6e p a r les agents b l o q u a n t les th io ls , mats h u n degr6 m o i n - d re que l ' a c t iv i t6 r e p l i c a t i v e ; cec i r e j o i n t l ' ob se r - r a t i o n de K e i r [5].

BIOCH1MIE, 1972, 54, n ° 3.

L ' A D N p o l y m 6 r a s e de t u m e u r h c r o i s s a n c e r a p i d e c o n t i e n t aussi un ou p l u s i e u r s r6 s idus cys- t6 ine i m p l i q u 6 s dans son ac t iv i t6 e n z y m a t i q u e . I1 en est de m ~ m e de I 'ADN p o l y m 6 r a s e h y b r i d e d 6 p e n d a n t e p r 6 s e n t e d a n s le fo ie en h y p e r t r o p h i e c o m p e n s a t r i c e ( r6sul ta ts non publ i6s) .

Les ADN p o l y m 6 r a s e s de m a m m i f ~ r e s 6 tudi6es j u squ 'h ce jou r s e m b l e n t d o n c a v o i r au m o i n s un g r o u p e th io l i m p l i q u 6 dans l e u r ac t iv i t6 ca ta ly - t ique . Les g roupes th io l s j o u e n t p e u t 6tre un r61e dans la f o r m a t i o n du c o m p l e x e enzyme-modUle . I1 est d o n c n6ces sa i r e de p r 6 c i s e r ce po in t . On 6tu- d i e r a p a r a i l l eu r s la sens ib i l i t6 des d ive r se s ADN p o l y m 6 r a s e s v i s - h - v i s des agents b l o q u a n t les th io l s en f o n c t i o n de l eur sp6cif ic i t6 h l ' 6ga rd du module .

Remerciements.

Nous remercions le Dr. Michel GOLDBERG de l 'int~r~t qu ' i l a port~ ~t ce t ravai l et des suggestions qu ' i t a bien vonlu nous faire.

Page 6: ADN polymérases de foie de rat : groupes thiols et activité enzymatique

324 J . -M. R o s s i g n o l , J. A b a d i e d e b a l , J. T i l l i t el A . - M . de R e c o n d o .

Ce travail a b6n6flc6 d 'une aide du Commissar ia t h l 'Energie Atomique et de la Fondat ion pour la Recher- che M6dicale Fran~aise.

R~SUM~.

Les agents b loquant l es groupes thiols tels que ]e p-chloromercur ibenzoat e ou ]a N~-6thyl~maleimide inhibent I'ADN polym6rase ADN d6pendante de foie de rat en hyper t rophie eompensatriee. Ceci indique qu'au moins un r6sidu cyst~ine est impliqu6 dans l 'aetivit~ catalyti, que de cette enzyme.

Les agents r6ducteurs des groupes thiols tels que le 2-mercapto6thanol ou le d i th iothre i to l augmentent consid6rablement l 'activlt6 de cette enzyme. La pr~in- cubation en pr6senee de mod$les protege par t ie l lemenl l ' enzyme de l ' inhibi t ion ult6rieure par le p-chloromer- eurihenzoate. Les d6soxyribonueldotides trip,hosphates sont d6pourvus d 'act ion proteetrice. Les d6soxyribonucl6otides t r iphosphates sont d6pour- vus d 'act ion proteetrice.

L'ADN polymdrase d'hc~patolne t ransplantable est 6galement inhib6e par la N-dthylmaleimide et le p- ehloromereuribenzoate.

ZUSAMMENFASSUNG.

Die Reagenzien vcie p-Chlormerkurbenzoat oder N-Athylmaleimid, welche Thiolgruppen inaktivieren, inhibieren die DNS-ahh/ingige DNS-Polymerase aus tier regener ierenden Leher der Ratte. Dies zeigt an, dass mindes tens eiu Cysteinrest in der kata lyt ischen Wi~kung des Enzyms fiitig ist.

Die reduzierenden Reagenzien der Thiolgruppe wie 2 - Merkaptoiithanol oder Dithiothrei tol aktivieren dieses Enzym betr~ichtlich. Die Pr~iinkubation in G~ge~wart yon Templates schiitzt das Ez~zym gegen die nachtr~igIiche Inhibi t ion durch p-Chlormercur- benzoat teilweise. Die Desoxynukleosidt r iphosphate weisen keine Sehutzwirkung auf.

Die DNS-Polymerase ties f iber tragbaren Hepatoms wird ebenso durch N-Athylmaleimid und p-Chlormer- curbenzoat inhibiert .

BIBLIOGRAPHIE.

1. Keir, H. M. ~ Shepherd, J. B. (1965) Biochem. J., 95, 483.

2. Slater, J. P. Abstr. 3rd Meet. Fed. Europ. Bioehem. Soc. Warsaw, 48.

3. Jovin, T. M., Englund, P. T. ,~ Kornberg, A. (19691 J. Biol. Chem., 244, 3009.

4. De Lucia, P. ~ Cairns, J. (1969) Nature, 224, 1164. 5. Kornbe,rg, T. ~ Gefte.r, M. L. (1970) Bioehem. Bio-

phys. Res. Commun., 4{}, 1348. 6. Moses, R. E. • Richardson, C. C. (1970) Biochem.

Biophys. Res. Commun., 41, 1557. 7. Stavrianopoulos, J. G., Karkas, J. D. ~ Chargaff,

E. (1971) Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 68, 2207. 8. De Recondo, A. M. A paraitre. 9. Cazillis, M. (1970) DEA de Bioehimie, Paris.

10. Frayssinet , Ch. ~ Lafarge, Ch. (1966) Journal de Physiologie, 58, 520.

] 1. Webh~ J. L. In Enzyme and Metabolic Inhibi tors (Academic tess), 1966, Vol. III, p. 337.

12. %Vebb, J. L. In Enzyme and Metabolic Inhibi tors (Academic Press), 1966, Vol. II, p. 729.

13. De Recondo, A. M., Lepesant, J.-A., Fiehot, O., Grasset, L. (1971) C. R. Acad. Sci., 273, 1979.

14. Shepherd, J. B. ~ Keir, H. M. (1966) Biochem. J., 99, 443.

15. Bollum, F. J. In Methods in Enzymology (Acade- mic Press), 19'68, Vol. XIII, p. 591.

BIOCHIMI,~, 1972, 54, n '* 3.