1,2-ナフソキノンタンパク質付加物付加物形成の抑制におけるキノン還元酵素としてのグリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼとして

1,2-ナフソキノン（1,2-NQ）は電気球であり、タンパク質チオールと共有結合を形成しますが、その2電子還元生成物1,2-ジヒドロキシナフタレン（1,2-NQH（2））はそうではありません。この可能性を評価するために、1,2-NQおよびCibacron Blue 3GAカラムクロマトグラフィーのHydroquinoneおよび1,2-NQバウンドプロテインを決定するためのウエスタンブロット分析のHPLCアッセイ手順を使用して、1,2-NQレダクターゼ活性のためにマウス肝臓から9000G上清から分離されたタンパク質を調べました。NADHの存在下で1,2-NQ-タンパク質付加物形成も阻害するピリジンヌクレオチドの親和性が高いタンパク質の中で、37 kDaタンパク質が発見され、グリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼ（GAPDH）と同定されました。組換えヒトGAPDHを使用して、この解糖酵素は、20％の酸素条件下での広範なNADH消費を伴う1,2-NQの2電子還元を実際に触媒することがわかりました。NADHの存在下で1,2-NQH（2）または1,2-NQをGAPDHとインキュベートした場合、酵素への最小の共有結合が発生した場合、その不在と比較して発生しました。これらの結果は、GAPDHがNADH依存プロセスを介して非電気栄養1,2-NQH（2）に変換することにより、1,2-NQベースの電気性タンパク質修飾を阻害できることを示しています。

1,2-Naphthoquinone (1,2-NQ) is electrophilic, and forms covalent bonds with protein thiols, but its two-electron reduction product 1,2-dihydroxynaphthalene (1,2-NQH(2)) is not, so enzymes catalyzing the reduction with reduced pyridine nucleotides as cofactors could protect cells from electrophile-based chemical insults. To assess this possibility, we examined proteins isolated from the 9000g supernatant from mouse liver for 1,2-NQ reductase activity using an HPLC assay procedure for the hydroquinone of 1,2-NQ and Cibacron Blue 3GA column chromatography and Western blot analysis with specific antibody to determine 1,2-NQ-bound proteins. Among the proteins with high affinities for pyridine nucleotides that also inhibited 1,2-NQ-protein adduct formation in the presence of NADH, a 37-kDa protein was found and identified as glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH). Using recombinant human GAPDH, we found that this glycolytic enzyme indeed catalyzes the two-electron reduction of 1,2-NQ accompanied by extensive NADH consumption under 20% oxygen conditions. When either 1,2-NQH(2) or 1,2-NQ was incubated with GAPDH in the presence of NADH, minimal covalent bonding to the enzyme occurred compared to that in its absence. These results indicate that GAPDH can inhibit 1,2-NQ-based electrophilic protein modification by conversion to the nonelectrophilic 1,2-NQH(2) via an NADH-dependent process.