Kinetics and mechanism of inhibition of horseradish peroxidase activity by N-phosphonomethyl-glycine

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The inhibition of horseradish peroxidase activity by N-phosphonomethyl-glycine, an active ingredient in the most extensively used glyphosate-based herbicide (Roundup) in agricultural applications worldwide, was investigated. It has been shown that N-phosphonomethyl-glycine inhibits the activity of peroxidase from horseradish roots. This inhibition is of a competitive nature, the value of Ki = 0.1004 mM. The Michaelis constant (Km = 0.1776 mM) and herbicide concentration (I50 of Roundup = 0.302 mM) were determined. The results demonstrate that N-phosphonomethyl-glycine can suppress the activity of the antioxidant system, and in warm-blooded organisms it may cause the accumulation of free radicals, thereby contributing to expanding knowledge of biological targets Roundup is applied to.

About the authors

L. V Avdeeva

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Chernogolovka, Moscow Region, Russia

Ya. V Vakhterova

Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

E. A Saratovskikh

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: easar@icp.ac.ru
Chernogolovka, Moscow Region, Russia

References

  1. Л. А. Головлёва и З. И. Филькенштейн, Агрохимия, № 3, 105 (1984).
  2. С. А. Остроумов, Введение в биохимическую экологию (Изд-во МГУ, М., 1986).
  3. Г. В. Меренюк, А. С. Усатая, Е. Е. Емнова и др., Гигиена и санитария, № 5, 20 (1987).
  4. В. В. Курдюков, Последействие пестицидов на растительные и животные организмы (Колос, М., 1982).
  5. А. В. Яблоков, Ядовитая приправа. Проблемы применения ядохимикатов и пути экологизации сельского хозяйства (Мысль, М., 1990).
  6. И. В. Перминова, в сб. Биотехнология: состояние и перспективы развития, под ред. П. Д. Саркисова и М. П. Кирпичникова (ПИК Максима, М., 2003), с. 11.
  7. В. Н. Давидчик, О. В. Королёва, Е. В. Степанова и др., в сб. Биотехнология: состояние и перспективы развития, под ред. П. Д. Саркисова и М. П. Кирпичникова (Максима, М., 2003), с. 59.
  8. Л. А. Юданова, Пестициды в окружающей среде (ГПНТБ СО АН СССР, Новосибирск, 1989).
  9. Ch. M. Benbrook, Environ. Sci. Eur., 28 (1), 3 (2016).
  10. Е. М. Кузнецова и В. Д. Чмиль, Современные проблемы токсикологии, № 1, 87 (2010).
  11. Д. Грин и Р. Гольдбергер, Молекулярные аспекты жизни (Мир, М., 1968).
  12. V. Tzin, G. Galili, and A. Aharoni, In eLS (John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 2012). doi: 10.1002/9780470015902.a0001315.pub2
  13. Saccharomyces Genome Database - S. cerevisiae Pathway: chorismate biosynthesis: https://pathway.yeastge-nome.org/YEAST/NEW-IMAGE?type=PATH-WAY&object=ALL-CHORISMATE-PWY-1. Дата обращения: 30.12.2022.
  14. Q. K. Huynh, G. M. Kishore, and G. S. Bild, J. Biol. Chem., 263 (2), 735 (1988).
  15. E. Schonbrunn, S. Eschenburg, W. A. Shuttleworth, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 1376 (2001).
  16. W. Du, N. G. Wallis, and D. J. Payne, J. Enzyme Inhib., 15 (6), 571 (2000).
  17. R. J. Ganson, R. A. Jensen., Arch. Biochem. Biophys., 260 (1), 85 (1988).
  18. N. E. De Long and A. C. Holloway, Diabetes Metab. Syndr. Obes., 10, 101 (2017).
  19. K. Z. Guyton, D. Loomis, Ya. Grosse, et al., Lancet, 16 (5), 490 (2015). doi: 10.1016/S1470- 2045(15)70134-8
  20. D. Cressey, Nature (2015). doi: 10.1038/nature.2015.17181
  21. IARC Monographs, V. 112: Evaluation of Five Organophosphate Insecticides and Herbicides (International Agency for Research on Cancer, World Health Organization, 20 March 2015).
  22. Е. А. Саратовских, М. В. Личина, Б. Л. Психа и др., Изв. АН СССР. Сер. хим., № 9, 1984 (1989).
  23. Е. А. Саратовских, Л. А. Коршунова, Р. И. Гвоздев и др., Изв. АН. Сер. хим., № 5, 1284 (2005).
  24. J. K. Chang and C. L. Fоу, Biосhеm. Physiol., 18 (2), 141 (1982).
  25. Н. Н. Мельников, Пестициды. Химия, технология и применение (Химия, М., 1987).
  26. Т. П. Позднякова, Методы выделения и очистки органических соединений (НТИ МГУДТ, Новосибирск, 2008).
  27. К. G. Paul, The Enzymes (Acad. Press, N-Y., 1963).
  28. Т. А. Большова, Г. Д. Брыкина, А. В. Гармаш и др., Основы аналитической химии (Акад., М., 2012).
  29. S. Ogawa, Y. Shira, and I. Morishima, Biochem. Biophys. Res.Commun., 90 (2), 674 (1979).
  30. М. Диксон и Э. Уэбб, Ферменты (Мир, М., 1982).
  31. Г. С. Захарова, И. В. Упоров и В. И. Тишков, Усп. биол. химии, 51, 37 (2011)
  32. О. С. Медведев, Комбикорма, 4, 61 (2017).
  33. Е. А. Саратовских, Изв. АН СССР. Сер. хим., № 10, 2327 (1989).
  34. Л. И. Мухортова, Ю. Т. Ефимов, И. В. Глушков и др., Химия и технология пероксида водорода (Чуваш. ун-т, Чебоксары, 2020).
  35. Г. Эйхгорн, Неорганическая биохимия (Мир, М., 1978).
  36. K. G. Welinder, L. B. Smillie, and G. R. Schonhaum, Canad. J. Biochem., 50 (1), 44 (1972).
  37. H. H. Угарова, О. В. Лебедева и А. П. Савицкий, Пероксидазный катализ и его применение (МГУ, М., 1981).
  38. А. П. Савицкий, H. H. Угарова и И. В. Березин, Биоорган. химия, 3 (9), 1242 (1977).
  39. R. K. DiNello and D. H. Dolphin, J. Biol. Chem., 56 (13), 6903 (1981).
  40. K. G. Welinder, Eur. J. Biochem., 151, 497 (1985).
  41. Т. Н. Аммосова, И. В. Упоров, М. Ю. Рубцова и др., Биохимия, 62 (4), 516 (1997).
  42. M. Gajhede, P. Osmark, F. M. Poulsen, et al., Nature Struct. Biol., 3, 1040 (1996).
  43. D. J. Schuller, N. Ban, R. B. van Huystee, et al., Structure, 4, 311 (1996).
  44. И. Г. Газарян, И. В. Упоров, Т. А. Чубарь и др., Биохимия, 63 (5), 708 (1998).
  45. N. N. Ugarova, G. D. Kutuzova, V. V. Rogozhin, et al., Bioch. Biophys. Acta, 790 (1), 22 (1984). doi: 10.1016/0167-4838(84)90327-3

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences