Monatshefte für Chemie / Chemical Monthly

, Volume 117, Issue 5, pp 557–572 | Cite as

The influence of additives on the X-ray induced aggregation of malate synthase monitoring of the aggregation processin situ by time-resolved small-angle X-ray scattering

  • Peter Zipper
  • Manfred Kriechbaum
  • Rudolf Wilfing
  • Helmut Durchschlag
Anorganische Und Physikalische Chemie

Abstract

The X-ray induced aggregation of the sulfhydryl enzyme malate synthase in aqueous solution was monitoredin situ by time-resolved small-angle X-ray scattering. Experiments were performed in the absence/presence of various additives: formate, superoxide dismutase, catalase, NaCl, acetyl-CoA, glyoxylate, malate, pyruvate, α-ketobutyrate, oxaloacetate, glycollate, lactate. The scattering curves were measured as a function of the time of irradiation and were analysed in terms of radii of gyration, degrees of aggregation, distance distribution functions, and parameters derived therefrom. Irradiation in the absence of additives resulted in a strong aggregation of enzyme particles. Each of the additives impeded aggregation, however to a different extent. The OH scavenger formate reduced aggregation efficiently; less pronounced effects were registered for superoxide dismutase and/or catalase (the scavengers for\(O_2^{\bar .}\) and H2O2), and for NaCl. Very pronounced diminutions of the aggregation phenomena were provided by substrates or analogues; the efficiency of these substances as radioprotectors may be explained by their action as both scavengers and specific ligands. Based on these results some implications for the performance of conventional small-angle X-ray scattering experiments on biopolymers are derived.

Keywords

Additives Aggregation Malate synthase Radiation damage Radioprotection Time-resolved small-angle X-ray scattering 

Der Einfluß von Zusätzen auf die röntgeninduzierte Aggregation der Malatsynthase. Registrierung des Aggregationsvorganges in situ mittels zeitaufgelöster Röntgenkleinwinkelstreuung

Zusammenfassung

Die röntgeninduzierte Aggregation des Sulfhydrylenzyms Malatsynthase in wäßriger Lösung wurdein situ mittels zeitaufgelöster Röntgenkleinwinkelstreuung messend verfolgt. Streuexperimente wurden in An- bzw. Abwesenheit verschiedener Zusätze durchgeführt: Formiat, Superoxiddismutase, Catalase, NaCl, Acetyl-CoA, Glyoxylat, Malat, Pyruvat, α-Ketobutyrat, Oxalacetat, Glycolat, Lactat. Die Streukurven wurden als Funktion der Bestrahlungsdauer registriert. Die Auswertung lieferte Streumassenradien, Aggregationsgrade, Abstandsverteilungsfunktionen, und daraus abgeleitete Parameter. Die Bestrahlung in Abwesenheit von Zusätzen verursachte eine starke Aggregation der Enzymteilchen. Jeder der Zusätze verminderte die Aggregation, wenn auch in unterschiedlichem Ausmaß. Der OH Fänger Formiat verringerte die Aggregation wirksam; weniger stark ausgeprägte Effekte ergaben sich für die\(O_2^{\bar .}\) bzw. H2O2 Fänger Superoxiddismutase bzw. Catalase und für NaCl. Substrate und Substratanaloge reduzierten das Ausmaß der Aggregation besonders wirkungsvoll; der Schutzeffekt dieser Substanzen kann durch ihre zweifache Wirkung als Fänger bzw. spezifische Liganden erklärt werden. Ausgehend von diesen Ergebnissen werden einige Schlußfolgerungen für die Durchführung üblicher Röntgenkleinwinkelexperimente an Biopolymeren abgeleitet.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. [1]
    Pilz I, Glatter O, Kratky O, Methods enzymol (1979) Academic Press, New York-London, vol 61 p 148Google Scholar
  2. [2]
    Glatter O, Kratky O (eds) (1982) Small angle X-ray scattering. Academic Press, London-New YorkGoogle Scholar
  3. [3]
    Kratky O (1983) Nova acta leopoldina. Neue Folge 55: 1Google Scholar
  4. [4]
    Zipper P, Durchschlag H (1977) Biochem Biophys Res Commun 75: 394Google Scholar
  5. [5]
    Zipper P, Durchschlag H (1980) Radiat Environ Biophys 18: 99Google Scholar
  6. [6]
    Zipper P, Gatterer HG, Schurz J, Durchschlag H (1980) Monatsh Chem 111: 981Google Scholar
  7. [7]
    Zipper P, Durchschlag H (1980) Monatsh Chem 111: 1367Google Scholar
  8. [8]
    Zipper P, Durchschlag H (1981) Monatsh Chem 112: 1Google Scholar
  9. [9]
    Zipper P,Durchschlag H (1978) Abstr 12th FEBS-Meeting, Dresden 1978, Abstr No 2545Google Scholar
  10. [10]
    Zipper P,Durchschlag H (1980) Abstr 5th Int Conf on Small-Angle Scattering, Berlin 1980, p 230Google Scholar
  11. [11]
    Zipper P,Durchschlag H,Gatterer HG (1983) Proc 7th Int Congr Radiat Res, Amsterdam 1983, No A 5–15, Martinus Nijhoff Publ, AmsterdamGoogle Scholar
  12. [12]
    Wong DTO, Ajl SJ (1956) J Amer Chem Soc 78: 3230Google Scholar
  13. [13]
    Dixon GH, Kornberg HL, Lund P (1960) Biochim Biophys Acta 41: 217Google Scholar
  14. [14]
    Eggerer H, Klette A (1967) Eur J Biochem 1: 447Google Scholar
  15. [15]
    Biedermann G (1972) Thesis, University of RegensburgGoogle Scholar
  16. [16]
    Durchschlag H, Biedermann G, Eggerer H (1981) Eur J Biochem 114: 255Google Scholar
  17. [17]
    Durchschlag H, Goldmann K, Wenzl S, Durchschlag G, Jaenicke R (1977) FEBS Lett 73: 247Google Scholar
  18. [18]
    Zipper P, Durchschlag H (1978) Eur J Biochem 87: 85Google Scholar
  19. [19]
    Zipper P, Durchschlag H (1978) Z Naturforsch 33c: 504Google Scholar
  20. [20]
    Durchschlag H, Bogner F, Wilhelm D, Jaenicke R, Zipper P, Mayer F (1978) Hoppe-Seyler's Z Physiol Chem 359: 1077Google Scholar
  21. [21]
    Zipper P, Durchschlag H (1980) Z Naturforsch 35c: 890Google Scholar
  22. [22]
    Durchschlag H, Zipper P (1981) Z Naturforsch 36c: 516Google Scholar
  23. [23]
    Durchschlag H, Zipper P (1984) Biochem Biophys Res Commun 118: 364Google Scholar
  24. [24]
    Durchschlag H, Zipper P (1985) Radiat Environ Biophys 24: 99Google Scholar
  25. [25]
    Zipper P, Wilfing R, Kriechbaum M, Durchschlag H (1985) Z Naturforsch 40c: 364Google Scholar
  26. [26]
    Zipper P,Durchschlag H (1983) Proc 7th Int Congr Radiat Res, Amsterdam 1983, No A 4-38, Martinus Nijhoff Publ, AmsterdamGoogle Scholar
  27. [27]
    Kratky O, Pilz I, Schmitz PJ (1966) J Colloid Interface Sci 21: 24Google Scholar
  28. [28]
    Zipper P (1972) Acta Phys Austriaca 36:27Google Scholar
  29. [29]
    Anbar M, Thomas JK (1964) J Phys Chem 68: 3829Google Scholar
  30. [30]
    Durchschlag H,Zipper P, manuscript in preparationGoogle Scholar
  31. [31]
    Dorfman LM,Adams GE (1973) Nat Stand Ref Data Ser, Nat Bur Stand (U.S.A.), vol 46Google Scholar
  32. [32]
    Anbar M, Neta P (1967) Int J Appl Radiat Isotopes 18: 493Google Scholar
  33. [33]
    Johnson GRA,Scholes G,Weiss J (1953) J Chem Soc (London) 3091Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1986

Authors and Affiliations

  • Peter Zipper
    • 1
  • Manfred Kriechbaum
    • 1
  • Rudolf Wilfing
    • 1
  • Helmut Durchschlag
    • 2
  1. 1.Institut für Physikalische ChemieUniversität GrazGrazAustria
  2. 2.Institut für Biophysik und Physikalische BiochemieUniversität RegensburgRegensburgFederal Republic of Germany

Personalised recommendations