Genel olarak enzim yapılarının protein kaynaklı
olması nedeniyle enzimler ısıya dayanıklı değillerdir.
Enzimlerin maksimum aktivite gösterdiği ısının üzerine
çıkıldığı zaman aktiviteleri azalmaktadır. Preinkübasyon
ısısının tüm arginaz metodlarında kullanıldığı
gözlenmektedir. Preinkübasyon ısısının; koyun gözü
vitreusu için 40°C
14, insan ve sığır tükürüğü
15,
eritrositi
16 ve uterusu
17 için 55°C, diabetik rat
karaciğeri için 68°C
18, sığır rumen dokusu için 60°C
19 kobay karaciğeri için 45°C
20, fascioliosisli koyun
karaciğer için 65°C
21 olduğu bildirilmiştir. Rat
karaciğer doku arginazının preinkübasyon ısısını
saptamak için farklı ısılarda (40-70°C) enzim
aktivitelerine bakılmış ve en uygun preinkübasyon
ısısının 65°C olduğu, daha yüksek ısılarda ise enzim
aktivitesinde düşme meydana geldiği tespit edildi
(Şekil
1).
Preinkübasyon ısısının Mn+2 iyonlarına gereksinimini
tespit etmek için enzim kaynağı MnCl2'lü ve MnCl2'süz
(distile su ile) preinkübasyona tabii tutulmuştur. MnCl2'lü
preinkübasyon uygulanan enzim kaynağının, MnCl2'süz
preinkübasyon uygulanan enzim kaynağından daha fazla
aktivite gösterdiği saptanmıştır (Şekil 3). Mn+2 iyonlarının
preinkübasyon için gerekli olduğu Mn+2 iyonlarının enzim
ile substrat arasında metal bir köprü kurduğu ve enzim-
Mn+2-arginin kompleksinin meydana gelmesinde etkili
olduğu bildirilmiştir22. Yapılan çalışmalarda23-25
Mn+2'nin preinkübasyon sırasında arginaza bağlanarak
enzim aktivitesini ve dayanıklılığını artırdığı açıklanmıştır.
Sıçan karaciğer doku arginazının Mn+2 iyonları varlığında
55°C'de preinkübasyonunun enzim aktivitesini yaklaşık
%110 artırdığı24, 2 mM'lık MnCl2‘ün varlığında ve
55°C'de 20 dakika preinkübasyonla; eritrosit arginaz
aktivitesinin 2-6 kat, karaciğer arginaz aktivitesinin 4-5
kat arttığı saptanmıştır. Sonuç olarak arginaz aktivitesi
için preinkübasyon ve Mn+2 iyonları gereklidir. Arginazın
tetramerik bir yapıya sahip olduğu ve tetramerik yapının
oluşması için Mn+2 katyonlarının gerekli olduğu
Muszynska ve ark.25 tarafından belirtilmiştir. Mn+2
iyonlarının enzime bağlanması ısıya dayanıklılığı
artırmakta ve enzimin aktivasyonlara karşı daha dayanıklı hale getirmektedir. Bu nedenle, rat karaciğer
doku arginaz aktivitesi üzerine MnCl2
konsantrasyonunun etkisi araştırılmış ve arginaz
enziminin 3mM MnCl2 konsantrasyonunda en yüksek
aktiviteyi verdiği saptanmıştır. Yapılan çalışmalarda farklı
dokular için gerekli olan MnCl2 konsantrasyonu da farklı
olup, rat karaciğeri ve sığır rumen doku arginazı19 için
2 mM, insan karaciğer ve eritrosit arginazı17 için 2.5
mM, insan tükürük arginazı15 ve vitreus arginazı<14>
için 5 mM, insan uterusu arginazı için 0.8 mM17,
fascioliosisli koyun karaciğer arginazı için 1 mM21,
diabetikrat karaciğer arginazı için 1-2 mM,
böbrekarginazı için 2mM olarak bulunmuştur18. Bu
konu ile ilgili tüm çalışmalarda ortak nokta, manganın
arginaz aktivitesinde vazgeçilmez bir kofaktör olduğu ve
optimal mangan derişiminindokulara göre farklılık
göstermesidir. Rat karaciğer doku arginaz enziminin en
uygun preinkübasyon süresini tespit edebilmek için
enzim 65°C'de 0-25 dakikalar arasında preinkübasyona
tabii tutulmuş ve en uygun preinkübasyon süresinin 20
dakika olduğu tespit edilmiştir (Şekil 2). Preinkübasyon
süresi koyun gözü vitreusu için 9-10 dakika14, insan
tükürük arginazı15 ve diabetik rat karaciğeri18 için
20 dakika, sığır rumen dokusu19, eritrositi17 ve
kobay karaciğer arginazı20 için 5 dakika, uterus
arginazı için 35 dakika17, fascioliosisli koyun karaciğer
arginazı için 15 dakika21 olarak belirlenmiştir.
Enzimatik reaksiyonlar vücut ısısında oluştuğu için enzim
kaynağına 37°C'de 0-25 dakikalar arasında inkübasyona
bırakılarak optimum inkübasyon süresi tespit edilmeye
çalışıldı, 18. dakikaya kadar lineerliğin devam ettiği, 18.
dakikadan sonra lineerliğin yerini hiperbolik bir
görünümün aldığı gözlemlendi. Rat karaciğer doku
arginazı için optimum inkübasyon süresi 18 dakika olarak
kabul edildi (Şekil 4). Yapılan çalışmalarda farklı dokular
için farklı inkübasyon süreleri tesbit edilmiştir.
İnkübasyon süresi insan tiroidarginazı için 30 dakika, rat
karaciğeri18, insan karaciğer ve uterusu arginazları17 için 20 dakika, koyun gözü vitreusu14 ve
fascioliosisli koyun karaciğer arginazı20 için 10 dakika,
sığır rumen doku arginazı için 13 dakika26 olarak
bulunmuştur.
Arginaz enzimi üzerine yapılan çalışmalarda farklı
tampon sistemleri kullanılmıştır17-19. Rat karaciğer
doku arginazının optimal pH' sını tespit etmek için pH
8.6'dan pH 10.9'a kadar olan sınırlar içinde çeşitli
tampon çözeltileri hazırlandı. En yüksek aktivite pH 10-
10.1'de sodyum bikarbonat–sodyum karbonat tamponu
varlığında elde edildiği için rat karaciğer arginaz aktivitesi
için gerekli olan tamponun sodyum bikarbonat–sodyum
karbonat tamponu, optimal pH'nın da 10 olduğu kabul
edilmiştir (Şekil 5).
Karaciğer ve eritrosit arginazı21 için pH 9.5, sığır
rumen doku arginazı19 ve fascioliosisli koyun
karaciğer arginazı21 için pH 10, diabetik rat karaciğeri18 için pH 10.1, insan karaciğer ve eritrositi için pH 9.7,
insan uterusu için ise pH 9.6'daki karbonat tamponunun
kullanıldığı bildirilmiştir17. Koyun gözü vitreusu için
pH8.8'deki Glisin-NaOH tamponunun kullanıldığı14, kobay karaciğer arginazının pH' sının 10.520 olduğu
ve karbonat tamponunun kullanıldığı tespit edilmiştir. Rat
karaciğer arginazı için optimum pH diğer arginazlar için
belirlenen optimum pH'a benzerdir. Görüldüğü gibi
arginazlar bazik optimum pH'a sahiptir.
Rat karaciğer doku arginaz aktivitesinin L-arginine
karşı olan Km'i araştırılmış, bu nedenle enzim miktarı
sabit tutularak L-argininin değişen konsantrasyonlarında
enzim aktivitesi ölçülmüş ve 50 mg/kg kurşun asetat
içeren grupta Km değeri 85 mM, kontrol grubunda ise
11.5 mM olarak bulundu (Şekil 7). Yapılan çalışmalarda
farklı türden enzim kaynaklarındaki arginazın L-arginine
karşı olan Km'inin geniş sınırlar içinde değiştiği
görülmüştür. Km değerleri sığır rumen doku arginazı20
ve fascioliosisli koyun karaciğer arginazı22 için 4 mM,
insan eritrositi için 3.2 mM, karaciğeri için 4.1 mM,
uterusu için 5.9 mM19, koyun meme doku arginazı için
1.35 mM, diabetik rat karaciğer arginazı için 3.2 mM,
böbrek arginazı için 6.7 mM18, kobay karaciğer
arginazı için 19.6 mM20 olarak bulunmuştur.
Çalışmada farklı dozlarda kurşun asetat
uygulamalarının rat karaciğer arginaz aktivitesini kontrol
grubuna göre azalttığı ve aktivitedeki bu azalmanın doz
arttıkça daha da etkili olduğu tespit edildi. Caylak ve Halifeoğlu27 kurşuna maruziyetin dokularda oksidatif
hasara yol açtığını, prooksidan/antioksidan dengenin de
bozduğunu gösterilmişlerdir. Neticede hücrelerdeki
birçok enzimatik aktivite olumsuz yönde etkilenirken farklı
dozlarda uygulanan kurşun asetatın, artan kurşun asetat
dozu ile orantılı olarak karaciğer doku arginaz aktivitesini
düşürdüğü görülmüştür.
Sonuç olarak, kontrol ve kurşun asetat içeren denek
gruplarında karaciğer doku arginazı için preinkübasyon
ısısı 65°C, preinkübasyon zamanı 20 dakika, inkübasyon
zamanı 18 dakika ve optimum pH 10 olarak saptandı.
Enzimin en yüksek aktiviteyi 3 mM MnCl2
konsantrasyonunda verdiği belirlendi. Arginaz enziminin
aktivasyonu için Mn+2 iyonlarının ve 65°C'de
preinkübasyonun gerekli olduğu tespit edildi. 50 mg/kg
kurşun asetat kurşun içeren rat karaciğer doku
arginazının L–arginine karşı olan Km'inin 8.5 mM, kontrol
grubunun ise 11.5 mM civarında olduğu bulunduğu ve Pb
varlığında Km ve Vmax'ın azaldığı gözlenerek meydana
gelen inhibisyonununun kompetatif olduğu saptandı.
Günümüzde birçok nedenle kurşuna sıkça maruz
kalınmasının, oksidatif stresi arttırdığı düşünülürse,
uygulanan kurşun miktarı arttıkça karaciğer doku
arginazının da etkileyebileceği kaçınılmaz görülmektedir.