Relationship of inorganic pyrophosphatase and alkaline phosphatase activities in hamster molars (original) (raw)

Abstract

1. 1. Some properties of inorganic pyrophosphatase (PPi-ase) and alkaline phosphatase (p-NPP-ase) in the molars of 3-day-old hamsters are described.
2. 1. The pH optimum for inorganic pyrophosphatase is 8.7, for alkaline phosphatase 10.3.
3. 1. The ratio of Mg2+: PPi for optimal inorganic pyrophosphatase activity is 1∶1. There is no clear optimal ratio in the case of p-NPP-ase.
4. 1. The ratio of the enzymic activity of the membrane bound fraction to the soluble fraction is 3.4∶1 (S.E. 0.37) for PPi-ase and 3.2∶1 (S.E. 0.42) for p-NPP-ase activity.
5. 1. A mutual substrate competition for the pyrophosphatase and alkaline phosphatase activities is demonstrated.
6. 1. Both enzymatic activities have similar temperature-activity curves with the same maximum at 38°.
7. 1. Microdissection of ameloblasts and stratum intermedium cells from lyophilized sections showed the same activity ratio for both enzyme activities: Stratum intermedium: ameloblasts for PPi-ase 4.7 (S. E. 0.93) and for p-NPP-ase 4.2 (S.E. 0.79).
8. 1. High-voltage, free-flowing electrophoresis of the homogenate gave equal distribution patterns for p-NPP-ase and PPi-ase greatly different from the protein distribution pattern.
9. 1. It is concluded that the two activities are due to the same enzyme.

Résumé

1. 1. Certaines propriétés de la pyrophosphatase inorganique et de la phosphatase alcaline sont décrites dans les molaires de hamsters de trois jours.
2. 1. Le pH optimum pour la pyrophosphatase inorganique (PPi-ase) est de 8,7 et, pour la phosphatase alcaline (p-NPP-ase), il est 10,3.
3. 1. Le rapport Mg2+: PPi pour l'activité pyrophosphatasique optimale est de 1∶1. On ne trouve pas de rapport optimal pour la p-NPP-ase.
4. 1. Le rapport entre l'activité enzymatique de la partie liée à la membrane et la partie soluble est de 3,4∶1 (S.E. 0,37) pour la PPi-ase et de 3,2∶1 (S.E. 0,42) pour l'activité de la p-NPP-ase.
5. 1. Une compétition réciproque des substrats pour la pyrophosphatase, et la phosphatase alcaline a pu être mise en évidence.
6. 1. Les deux activités enzymatiques ont les mêmes courbes d'activité de température avec le même maximum de température de 38°C.
7. 1. La microdissection d'améloblastes et de cellules du stratum intermédium, realisée à partir de coupes lyophilisées, montre le même rapport pour les deux activités enzymatiques: Stratum intermédium: améloblastes pour la PPi-ase 4,7 (S.E. 0,93) et pour la p-NPP-ase 4.2 (S.E. 0.79).
8. 1. l'Electrophorese à haute tension (free-flowing) donna une distribution, comparable de p-NPP-ase et de PPi-ase, qui fut largement différente de la distribution de proteine.
9. 1. Il semble donc que les deux activités soient dues à la même enzyme.

Zusammenfassung

1. 1. Es werden einige Eigenschaften der in den Backenzähnen 3 Tage alter Hamster vorliegenden anorganischen Pyrophosphatase (PPi-ase) und alkalischen Phosphatase (p-NPP-ase) beschrieben.
2. 1. Das optimale pH liegt für die PPi-ase bei 8,7 für die p-NPP-ase bei 10,3.
3. 1. Das Verhältnis von Mg2+ zu PPi für die optimale PPi-ase-Aktivität ist 1∶1. Für die p-NPP-ase besteht kein eindeutiges optimales Verhältnis.
4. 1. Das Verhältnis der Enzymaktivität des membrangebundenen zum löslichen Anteil ist 3,4∶1 (S.E. 0,37) für die PPi-ase-Aktivität und 3,2∶1 (S.E. 0,42) für die p-NPP-ase-Aktivität.
5. 1. Eine gegenseitige Substratkompetition zwischen der PPi-ase- und der p-NPP-ase-Aktivität wird gezeigt.
6. 1. Die Aktivitätskurven bei verschiedenen Temperaturen sind für beide Enzymaktivitäten gleich und haben ihr Maximum bei 38°C.
7. 1. Schnitte von Ameloblasten und von Zellen aus dem Stratum intermedium aus lyophilisiertem Material zeigten das gleiche Aktivitätsverhältnis für beide Enzymaktivitäten: Stratum intermedium zu Ameloblasten für PPi-ase 4,7 (S.E. 0,93) und für p-NPP-ase 4,2 (S.E. 0,79).
8. 1. Free-flowing Hochspannungselektrophorese des Homogenates ergab gleiche Verteilung für p-NPP-ase und PPi-ase, die sich von der Proteinverteilung deutlich unterschied.
9. 1. Daraus wird geschlossen, daß die beiden Aktivitäten zu ein und demselben Enzym gehören.

Access this article

Log in via an institution

Subscribe and save

• Starting from 10 chapters or articles per month
• Access and download chapters and articles from more than 300k books and 2,500 journals
• Cancel anytime View plans

Buy Now

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Similar content being viewed by others

References

• Bisaz, S., Russel, R. G. G., Fleisch, H.: Isolation of inorganic pyrophosphate from bovine and human teeth. Arch. oral Biol.13, 683–696 (1968).
  PubMed Google Scholar
• Bonting, S. L., Mayron, B. R.: Construction, calibration and use of a modified quartz fiber “Fishpole” ultramicro balance. Microchem. J.5, 31–42 (1961).
  Google Scholar
• —, Rosenthal, I. A.: Effects of the method of tissue preparation on the assay of tissue enzyme activities. Nature (Lond.)185, 686–687 (1960).
  Google Scholar
• —, Simon, K. A., Hawkins, N. A.: Studies on Na−K-activated ATPase. I. Quantitative distribution in several tissues of the cat. Arch. Biochem.95, 416–422 (1961).
  PubMed Google Scholar
• Butterworth, P. J.: The pyrophosphatase activity of pig kidney alkaline alkaline phosphatase and its inhibition by Mg ions and excess of pyrophosphate. Biochem. J.110, 671–675 (1968).
  PubMed Google Scholar
• Dulce, H. J.: Zur Biochemie der Verknöcherung. II. Enzymaktivität im hyalinen Knorpel, im verknöcherenden Knorpel und im Knochen. Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem.319, 272–278 (1960).
  PubMed Google Scholar
• Eaton, R. H., Moss, D. W.: Inhibition of the orthophosphatase and pyrophosphatase activities of human alkaline phosphatase preparation. Biochem. J.102, 917–921 (1967).
  Google Scholar
• ——: Partial purification and some properties of human bone alkaline phosphatase. Enzymologia35, 31–39 (1968).
  PubMed Google Scholar
• Fernley, H. N., Walker, P. G.: The substrate specificity of calf intestinal alkaline phosphatase. Biochem. J.99, 39–40 (1966).
  Google Scholar
• ——: Studies on alkaline phosphatase: Inhibition by phosphate derivatives and the substrate specificity. Biochem. J.104, 1011–1018 (1967).
  PubMed Google Scholar
• Fleisch, H.: Role of nucleation and inhibition in calcification. Clin. Orthop.32, 170–180 (1964).
  PubMed Google Scholar
• —, Neuman, W. F.: Mechanism of calcification: role of collagen polyphosphates and phosphatases. Amer. J. Physiol.200, 1296–1300 (1961).
  PubMed Google Scholar
• Hannig, K.: Eine Neuentwicklung der trägerfreien kontinuierlichen Electrophorese — Zur Trennung hochmolekularer und grobdisperser Teilchen. Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem.338, 211–227 (1964).
  PubMed Google Scholar
• Heppel, L. A., Hartness, D. R., Hilmoe, R. J.: A study of the substrate specificity and other properties of the alkaline phosphatase of_Escherichia coli_. J. biol. Chem.237, 841–846 (1962).
  PubMed Google Scholar
• Lowry, O. H., Rosebrough, N. J., Farr, A. L., Randall, R. J.: Protein measurement with the Folin-phenol reagent. J. biol. Chem.193, 265–275 (1951).
  PubMed Google Scholar
• Moss, D. W., Eaton, R. H., Smith, J. K., Whitby, L. G.: Association of inorganic pyrophosphatase activity with human alkaline phosphatase preparation. Biochem. J.102, 53–57 (1967).
  PubMed Google Scholar
• Neuman, W. F., Neuman, W. M.: The chemical dynamics of bone mineral. Chicago: Chicago University Press 1958.
  Google Scholar
• Neuman, W. F., Stefano, V. di, Mulryan, B. J.: Observation on the role of phosphatase. In: Tr. 3rd Josiah Macy Jr. Conference on metabolic interrelations, p. 205–225. Published under auspices of the J. M. Foundation, New York 1951.
  Google Scholar
• Nuki, K., Bonting, S. L.: Quantitative histochemistry of the developing hamster tooth: alkaline phosphatase and lactic dehydrogenase. J. Histochem. Cytochem.9, 117–125 (1961).
  PubMed Google Scholar
• Robison, R.: The significance of phosphoric esters in metabolism, p. 40–73. New York: University Press 1932.
  Google Scholar
• Wöltgens, J., Ahsmann, W.: Determination of orthophosphate in the presence of inorganic pyrophosphate in the assay of inorganic pyrophosphatase activity. Anal. Biochem.35, 526–529 (1970).
  PubMed Google Scholar

Download references

Author information

Authors and Affiliations

1. Department of Biochemistry, University of Nijmegen, Nijmegen, The Netherlands
   J. H. M. Wöltgens, S. L. Bonting & O. L. M. Bijvoet
2. Internal Medicine, University of Nijmegen, Nijmegen, The Netherlands
   J. H. M. Wöltgens, S. L. Bonting & O. L. M. Bijvoet

Authors

1. J. H. M. Wöltgens
2. S. L. Bonting
3. O. L. M. Bijvoet

Rights and permissions

About this article

Cite this article

Wöltgens, J.H.M., Bonting, S.L. & Bijvoet, O.L.M. Relationship of inorganic pyrophosphatase and alkaline phosphatase activities in hamster molars.Calc. Tis Res. 5, 333–343 (1970). https://doi.org/10.1007/BF02017563

Download citation

• Received: 28 August 1969
• Accepted: 02 January 1970
• Issue date: December 1970
• DOI: https://doi.org/10.1007/BF02017563

Key words