ミトコンドリアアコニターゼの亜鉛阻害と前立腺上皮細胞のクエン酸代謝におけるその重要性

前立腺上皮細胞は、クエン酸酸化能力を最小限に抑えるユニークな制限ミトコンドリア（M-）アコニターゼ活性を持っています。これらの細胞は、独自の高細胞およびミトコンドリア亜鉛レベルも持っています。前立腺における亜鉛、クエン酸塩、およびM-アコニターゼ間の相関は、亜鉛が前立腺M-アコニターゼ活性とクエン酸酸化の阻害剤である可能性があることを示しています。現在の研究は、生理学的レベルに近い亜鉛が、ラット腹側前立腺上皮細胞から得られたミトコンドリアソニケート製剤のM-アコニターゼ活性を阻害したことを明らかにしています。ラット腎臓細胞のミトコンドリア音響体で実施された対応する研究は、亜鉛が腎臓M-アコニターゼ活性を阻害することを明らかにしました。しかし、亜鉛の阻害効果は、前立腺M-アコニターゼ活性により敏感でした。亜鉛阻害は、競合阻害剤モデルに適合します。亜鉛の阻害効果は、基質としてクエン酸塩でのみ発生し、クエン酸塩 - > cis-aconitate反応に特異的でした。他のカチオン（Ca2+、Mn2+、CD2+）は、亜鉛で得られた阻害効果をもたらさなかった。内因性亜鉛の存在は、前立腺ミトコンドリア製剤のM-アコニターゼ活性を阻害しました。低い内因性亜鉛レベルを含む腎臓製剤は、M-アコニターゼ活性の内因性阻害を示さなかった。ブタ前立腺および精液小胞ミトコンドリア製剤を用いた研究では、亜鉛がM-アコニターゼ活性のクエン酸塩に対する競合阻害剤であることが明らかになりました。精製された牛肉心M-アコニターゼに対する亜鉛の効果により、亜鉛の競合阻害剤作用が検証されました。対照的に、亜鉛は、精製されたサイトゾルアコニターゼに阻害効果がありませんでした。これらの研究は、亜鉛が哺乳類細胞のM-アコニターゼの特定の阻害剤であることを初めて明らかにしています。前立腺上皮細胞では、in situミトコンドリア亜鉛レベルがM-アコニターゼ活性を阻害し、クエン酸酸化が制限されるメカニズムを提供します。

Prostate epithelial cells possess a uniquely limiting mitochondrial (m-) aconitase activity that minimizes their ability to oxidize citrate. These cells also possess uniquely high cellular and mitochondrial zinc levels. Correlations among zinc, citrate, and m-aconitase in prostate indicated that zinc might be an inhibitor of prostate m-aconitase activity and citrate oxidation. The present studies reveal that zinc at near physiological levels inhibited m-aconitase activity of mitochondrial sonicate preparations obtained from rat ventral prostate epithelial cells. Corresponding studies conducted with mitochondrial sonicates of rat kidney cells revealed that zinc also inhibited the kidney m-aconitase activity. However the inhibitory effect of zinc was more sensitive with the prostate m-aconitase activity. Zinc inhibition fit the competitive inhibitor model. The inhibitory effect of zinc occurred only with citrate as substrate and was specific for the citrate --> cis-aconitate reaction. Other cations (Ca2+, Mn2+, Cd2+) did not result in the inhibitory effects obtained with zinc. The presence of endogenous zinc inhibited the m-aconitase activity of the prostate mitochondrial preparations. Kidney preparations that contain lower endogenous zinc levels exhibited no endogenous inhibition of m-aconitase activity. Studies with pig prostate and seminal vesicle mitochondrial preparations also revealed that zinc was a competitive inhibitor against citrate of m-aconitase activity. The effects of zinc on purified beef heart m-aconitase verified the competitive inhibitor action of zinc. In contrast, zinc had no inhibitory effect on purified cytosolic aconitase. These studies reveal for the first time that zinc is a specific inhibitor of m-aconitase of mammalian cells. In prostate epithelial cells, in situ mitochondrial zinc levels inhibit m-aconitase activity, which provides a mechanism by which citrate oxidation is limited.