計画的コリンエステラーゼ：有機リン農薬毒性と再活性化を研究するための進化的に古代の酵素のin vitro特性評価

淡水プラナリアンデュゲシアジャポニカは最近、発達神経毒性の動物モデルとして浮上し、有機リン（OP）農薬に敏感であることが判明しました。離散コリン作動性神経系を持つD. japonicaの以前の活性染色では、アシルチオコリン触媒が示されていますが、これがアセチルコリンエステラーゼ（AChE）、ブチリルコリンエステラーゼ（BCHE）、またはハイブリッドエステラーゼとハイブリッド曝露にどのように影響するかを介して達成されるかどうかは不明です。エステラーゼ活性。ここでは、D。japonicaCholinesterase（DJChe）活性の大部分が、従来のACheおよびBCHE分類から離れていることを示しています。古典的なプロトン可能なアミンおよび第四紀可逆阻害剤（エトロパジン、ドネペジル、タクリン、エドフォニウム、BW284C51、プロピジウム）による阻害は、DJCHEがヒトの痛みよりもこれらの阻害剤にはるかに敏感ではなく、活性中心および末梢の認識と構造の違いを示唆していることを示しています。さらに、さまざまなOPS（クロルピリフォスオクソン、パラオキソン、ジクロロボス、ディアジノンオクソン、マラオキソン）およびカルバミル化剤（カルバリル、ネオスティグミン、物理学、ピリドスチグミン）がin vitroでDJChe活性を阻害することがわかります。Djcheは、ジアジノンオクソンとネオスティグミンに最も敏感で、マラオキソンとカルバリルに最も敏感でした。ジアジノンオキソン阻害DJCheは、第四紀のオキシムであるプラリドキシム（2パム）、およびZwitherionic Oxime、Rs194bによって再活性化される可能性があり、Rs194bは大幅に強力です。フッ化ナトリウム（NAF）は、2パムよりも速くOP-DJCHEを再活性化します。最も古い真のコリンエステラーゼの1つとして、DJCheは、より高い脊椎動物で見られる異なるAChEおよびBCHE酵素への分離の前に、ハイブリッド酵素の進化に関する洞察を提供します。DJCHEのOPSに対する感度と再活性化の能力は、OP毒物学研究のためのプラナリアンの使用を検証します。

The freshwater planarian Dugesia japonica has recently emerged as an animal model for developmental neurotoxicology and found to be sensitive to organophosphorus (OP) pesticides. While previous activity staining of D. japonica, which possess a discrete cholinergic nervous system, has shown acylthiocholine catalysis, it is unknown whether this is accomplished through an acetylcholinesterase (AChE), butyrylcholinesterase (BChE), or a hybrid esterase and how OP exposure affects esterase activity. Here, we show that the majority of D. japonica cholinesterase (DjChE) activity departs from conventional AChE and BChE classifications. Inhibition by classic protonable amine and quaternary reversible inhibitors (ethopropazine, donepezil, tacrine, edrophonium, BW284c51, propidium) shows that DjChE is far less sensitive to these inhibitors than human AChE, suggesting discrete differences in active center and peripheral site recognition and structures. Additionally, we find that different OPs (chlorpyrifos oxon, paraoxon, dichlorvos, diazinon oxon, malaoxon) and carbamylating agents (carbaryl, neostigmine, physostigmine, pyridostigmine) differentially inhibit DjChE activity in vitro. DjChE was most sensitive to diazinon oxon and neostigmine and least sensitive to malaoxon and carbaryl. Diazinon oxon-inhibited DjChE could be reactivated by the quaternary oxime, pralidoxime (2-PAM), and the zwitterionic oxime, RS194B, with RS194B being significantly more potent. Sodium fluoride (NaF) reactivates OP-DjChE faster than 2-PAM. As one of the most ancient true cholinesterases, DjChE provides insight into the evolution of a hybrid enzyme before the separation into distinct AChE and BChE enzymes found in higher vertebrates. The sensitivity of DjChE to OPs and capacity for reactivation validate the use of planarians for OP toxicology studies.