Untersuchungen über den Verbindungsmechanismus des radioaktiven Chroms (⁵¹Cr) mit Eiweißen

Zusammenfassung

In vorliegender Arbeit wurden die bisherigen Ergebnisse aus der Fachliteratur über die Themen des Zellenetikettierungsmechanismus, wie auch über die Verbindung des Chroms mit Eiweißen mittels ⁵¹Cr, dargestellt. Die Reaktionen des Na₂ ⁵¹CrO₄ und ⁵¹CrCl₃ mit allen Aminosäuren, welche im menschlichen Hämoglobinmolekül auftreten, wurden untersucht. Die Interpretation der Ergebnisse ist durch die jonophoretische Methode der mengenmäßigen Beurteilung mancher chemischer Erscheinungen auf dem radiochromatographischen Wege gestützt. Es wurde bestätigt, daß sich die Ionen des Na₂ ⁵¹CrO₄ und ⁵¹CrCl₃ mit dem Zystein durch die SH-Gruppe verbinden, und dabei einen Zystein-Chrom-Komplex bilden. Asparagin- und Glutaminsäure wie auch Histidin binden das Chrom aus dem Na₂ ⁵¹CrO₄ und ⁵¹CrCl₃. Asparagin- und Glutaminsäure verbinden sich mit Chrom durch die zusätzlichen Karboxylgruppen. Diese Gruppen reduzieren ebenfalls Na₂ ⁵¹CrO₄ zur kationischen Form. Der Verbindungsmechanismus, wie auch die Wirkung des Na₂ ⁵¹CrO₄ und ⁵¹CrCl₃ mit Histidin ist nicht geklärt. Die Interpretation der Reaktionsergebnisse des ⁵¹CrCl₃ mit anderen Aminosäuren ist beim augenblicklichen Untersuchungsstande noch schwer zu beschreiben. An Hand der bisherigen Untersuchungen mit freien Aminosäuren und ⁵¹Cr-Verbindungen kann angenommen werden, daß das Übergewicht der Verbindung des ⁵¹Cr durch die Betahämoglobinketten, im Verhältnis zu den Alphaketten, durch die größere Menge von Aminosäuren der Betaketten, welche das Chrom binden, gerechtfertigt ist. Der Verbindungsmechanismus des Na₂ ⁵¹CrO₄ mit anderen Eiweißen scheint darin zu bestehen, daß sich in den Eiweißen vorwiegend Zystein-Chrom-Komplexe bilden. Die COOH-Gruppen der Asparagin- und Glutaminsäuren der Eiweißketten nehmen ebenfalls Anteil bei der Chromverbindung. Der Chromverbindungsmechanismus des ⁵¹CrCl₃ mit Eiweißen ist augenblicklich schwer zu erklären und verlangt weitere Versuche. Es kann vermutet werden, daß die in vorliegender Arbeit erlangten Ergebnisse ebenfalls auf die Form des Auftretens des Chroms unter physiologischen Verhältnissen im Organismus zutreffen.

The literature on the mechanism of cell labelling and on the binding of ⁵¹Cr with proteins has been reviewed. The reactions of Na₂ ⁵¹CrO₄ and ⁵¹CrCl₃ with all those amino acids which are present in the human haemoglobin molecule were studied. The interpretation of the results rely on the ionophoretic method of quantitative evaluation of some chemical phenomena by means of chromatography. It was confirmed that the ions of Na₂ ⁵¹CrO₄ and ⁵¹CrCl₃ bind with cysteine through the SH-group, thus forming a cysteine-chromium complex. Aspartic and glutamic acid as well as Histidine bind the chromium via additional carboxyle groups. These groups also reduce Na₂ ⁵¹CrO₄ to its kationic form. The binding mechanism as well as the reaction of Na₂ ⁵¹CrO₄ and ⁵¹CrCl₃ with histidine is unclear. An interpretation of the reactions of ⁵¹CrCl₃ with other amino acids is at present difficult to give. Based on studies so far done with free amino acids and ⁵¹Crcompounds it may be assumed that the predominance of the binding ⁵¹Cr by beta-haemoglobin-chains over that of alpha-chains is caused by the larger number of chromium-binding amino acids in the beta-chains. The binding mechanism of Na₂ ⁵¹CrO₄ to other proteins appears to consist of the preferential formations of the cysteine-chromium complexes in the proteins. The COOH-groups of the aspartic and glutamic acids also participate in the binding of chromium. The chromium binding mechanism of ⁵¹CrCl₃ is at present difficult to explain and requires further studies. It can be suspected that the results obtained in the present study would apply also to the presence of chromium in the organism under physiological conditions.

Dans le travail présent sont exposés les résultats obtenus jusqu’ici et extraits des publications spécialisées concernant le mécanisme de marquage des cellules et la liaison du Chrome avec des protéines par le ⁵¹Cr. On a éxaminé les réactions de Na₂ ⁵¹CrO₄ et de ⁵¹CrCl₃ avec tous les acides aminés contenus dans la molécule d’hémoglobine chez l’homme. L’interprétation des résultats est confirmée au moyen de la radiochromatographie par la méthode jontophorétique de l’analyse quantitative d’un bon nombre de phénomènes chimiques. Il a été établi que les ions de Na₂ ⁵¹CrO₄ et de ⁵¹CrCl₃ se lient avec le Cystéine par le groupe SH, formant ainsi un complexe Cystéine-Chrome. L’acide aspartique et l’acide glutamique ainsi que l’histidine lient le Chrome du Na₂ ⁵¹CrO₄ et du ⁵¹CrCl₃. L’acide aspartique et l’acide glutamique se lient avec le Chrome par les groupes carboxyles supplémentaires. Ces groupes réduisent également le Na₂ ⁵¹CrO₄ à la forme cathionique. Le mécanisme de liaison ainsi que l’action du Na₂ ⁵¹CrO₄ et du ⁵¹CrCl₃ avec l’histidine ne sont pas connus. Il est difficile de faire une interprétation des résultats de la réaction du ⁵¹CrCl₃ avec d’autres acides aminés au point où en sont les études actuellement. D’après les études précédentes sur des acides aminés non liés et des composés de ⁵¹Cr on peut dire que la prépondérence du composé ⁵¹Cr avec les chaînes d’hémoglobine bêta, par rapport aux chaînes alpha, est justifiée par la plus grande quantité d’acides aminés des chaînes bêta liant le Chrome. Le mécanisme de liaison du Na₂ ⁵¹CrO₄ avec d’autres protéines semble consister en la formation surtout de complexes Cystéine-Chrome dans les protéines. Les groupes COOH des acides aspartiques et glutamiques des chaînes protéiques participent également au composé du Chrome. Le mécanisme de liaison du Chrome de ⁵¹CrCl₃ avec des protéines est difficile à expliquer actuellement et demande d’avantage d’expériences. On peut supposer que les résultats obtenus dans le présent travail sont valables également pour la forme sous laquelle le Chrome apparaît dans des conditions physiologiques dans l’organisme.

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