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Eur. J. Biochem. 51,275-282 (1975) Etude de l’activite de transfert de glucose, a partir d’UDP-glucose, dans les membranes microsomiques des hepatocytes de rat Gisele BERTHILLIER, Gerard J.-C. AZZAR et Rent GOT Laboratoire de Biochimie des Membranes, UniversitC Claude-Bernard, Villeurbanne (ReGu le 25 mars/2 septembre 1974) Transfer of Glucose from UDP-Glucose in Microsomal Membranes of Rat Hepatocytes Microsomal preparations from rat liver mediate transfer of glucosyl units from UDP-glucose to three different kinds of acceptors : an endogenous glycoprotein, exogenous glycogen and collagen. Both glucosyl transferases work at acidic pH, 6.5 for transfer on endogenous acceptor and glycogen and at pH 5.5 for transfer on collagen. None of these enzymes require divalent cations for activity. While transfers on endogenous acceptor and glycogen are inhibited by the presence of a non-ionic detergent, Triton X-100, the transfer on collagen is activated by the same detergent. Glycogen- synthase activity requires glucose 6-phosphate at an optimal concentration of 1 mM. The K, values for UDP-glucose are respectively: 0.5 mM, 0.33 mM, and 1 mM for transfer on endogenous acceptor, glycogen and collagen. Characterisation of the product indicates that a protein-bound a1-4 glucan is formed when no primer is added. Enzymatic and acidic hydrolyses of radioactive glycogen and collagen show only glucose as a radioactive sugar identified by thin layer chromatography on cellulose. Pre-treatment of microsomal membranes by a-amylase demonstrates that glucosyltransferases are not adsorbed on endogenous glycogen and seem to be really membranous enzymes. Dans le foie de rat, le transfert de glucose, a partir d’UDP-glucose, peut &tre realisi: sur divers accepteurs endogenes ou exogitnes. I1 a dkja ete montrt [l] que les microsomes du foie catalysaient le transfert du glucose a un dolichol monophosphate endogene. Une activite de type glycogene synthase a t t t Cgale- ment mise en evidence dans un surnageant 96 000 x g en saccharose 0.25 M [2,3]. On peut encore envisager la presence d’une glucosyltransferase impliquke dam la liaison du glucose a la galactosylhydroxylysine constituant ainsi l’unite disaccharidique caractkristi- que du collagitne. Un enzyme similaire a &ti:decrit dans le cortex du rein de rat [4]. Dans cet article, nous demontrons que les membranes microsomiques du foie de rat sont capables de catalyser le transfert de glucose a partir d’UDP-glucose, a plusieurs accep- teurs : glycogene, endogene ou exogene, collagene Abriviation. Bicine, N,N ‘-bis (2-hydroxyethyl)-glycine. Enzymes. Cytochrome c oxydase (EC 1.9.3.1); phos- phatase acide (EC 3.1.3.2) ; glucose-6-phosphate deshydro- genase (EC 1.1.1.49); cc-amylase (EC 3.2.1.1) ; glycogene- synthase (EC 2.4.1.11); /I-glucosidase (EC 3.2.1.21). exogene, glycoprottine endogene. Les principales caracteristiques des activitks correspondantes sont dkterminees et discutees. MATERIEL Les rats miles, de souche Wistar, pesant 250 a 300 g et nourris a volonte, sont tues par decapitation. Le foie est aussit8t pr6levC et plonge dans une solution glade du tampon de broyage, dilacCrC et lave plusieurs fois par ce tampon. METHODES Prdparation enzymatique Le milieu de broyage est constitue par un tampon Tris-HC1 0,Ol M, pH 8, 0.25 M en saccharose, con- tenant de 1’EDTA 4 mM, du mercaptokthanol4 mM et du sulfate de magnesium 4 mM. L’homogenat est obtenu par trois passages de trentes secondes d’un Eur. J. Biochem. 51 (1975)

Étude de l'activité de transfert de glucose, à partir d'UDP-glucose, dans les membranes microsomiques des hépatocytes de rat

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Eur. J. Biochem. 51,275-282 (1975)

Etude de l’activite de transfert de glucose, a partir d’UDP-glucose, dans les membranes microsomiques des hepatocytes de rat Gisele BERTHILLIER, Gerard J.-C. AZZAR et Rent GOT Laboratoire de Biochimie des Membranes, UniversitC Claude-Bernard, Villeurbanne

(ReGu le 25 mars/2 septembre 1974)

Transfer of Glucose from UDP-Glucose in Microsomal Membranes of Rat Hepatocytes

Microsomal preparations from rat liver mediate transfer of glucosyl units from UDP-glucose to three different kinds of acceptors : an endogenous glycoprotein, exogenous glycogen and collagen. Both glucosyl transferases work at acidic pH, 6.5 for transfer on endogenous acceptor and glycogen and at pH 5.5 for transfer on collagen. None of these enzymes require divalent cations for activity. While transfers on endogenous acceptor and glycogen are inhibited by the presence of a non-ionic detergent, Triton X-100, the transfer on collagen is activated by the same detergent. Glycogen- synthase activity requires glucose 6-phosphate at an optimal concentration of 1 mM. The K, values for UDP-glucose are respectively: 0.5 mM, 0.33 mM, and 1 mM for transfer on endogenous acceptor, glycogen and collagen.

Characterisation of the product indicates that a protein-bound a1-4 glucan is formed when no primer is added. Enzymatic and acidic hydrolyses of radioactive glycogen and collagen show only glucose as a radioactive sugar identified by thin layer chromatography on cellulose.

Pre-treatment of microsomal membranes by a-amylase demonstrates that glucosyltransferases are not adsorbed on endogenous glycogen and seem to be really membranous enzymes.

Dans le foie de rat, le transfert de glucose, a partir d’UDP-glucose, peut &tre realisi: sur divers accepteurs endogenes ou exogitnes. I1 a dkja ete montrt [l] que les microsomes du foie catalysaient le transfert du glucose a un dolichol monophosphate endogene. Une activite de type glycogene synthase a t t t Cgale- ment mise en evidence dans un surnageant 96 000 x g en saccharose 0.25 M [2,3]. On peut encore envisager la presence d’une glucosyltransferase impliquke dam la liaison du glucose a la galactosylhydroxylysine constituant ainsi l’unite disaccharidique caractkristi- que du collagitne. Un enzyme similaire a &ti: decrit dans le cortex du rein de rat [4]. Dans cet article, nous demontrons que les membranes microsomiques du foie de rat sont capables de catalyser le transfert de glucose a partir d’UDP-glucose, a plusieurs accep- teurs : glycogene, endogene ou exogene, collagene

Abriviation. Bicine, N,N ‘-bis (2-hydroxyethyl)-glycine. Enzymes. Cytochrome c oxydase (EC 1.9.3.1); phos-

phatase acide (EC 3.1.3.2) ; glucose-6-phosphate deshydro- genase (EC 1.1.1.49); cc-amylase (EC 3.2.1.1) ; glycogene- synthase (EC 2.4.1.11); /I-glucosidase (EC 3.2.1.21).

exogene, glycoprottine endogene. Les principales caracteristiques des activitks correspondantes sont dkterminees et discutees.

MATERIEL

Les rats miles, de souche Wistar, pesant 250 a 300 g et nourris a volonte, sont tues par decapitation. Le foie est aussit8t pr6levC et plonge dans une solution glade du tampon de broyage, dilacCrC et lave plusieurs fois par ce tampon.

METHODES

Prdparation enzymatique

Le milieu de broyage est constitue par un tampon Tris-HC1 0,Ol M, pH 8, 0.25 M en saccharose, con- tenant de 1’EDTA 4 mM, du mercaptokthanol4 mM et du sulfate de magnesium 4 mM. L’homogenat est obtenu par trois passages de trentes secondes d’un

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276 Transfert de glucose dans les membranes microsomiques du foie

broyeur de Potter-Elvehjem equipe d’un piston en Teflon, a une concentration de 1 g de tissue frais dans 3 ml de tampon.

Les microsomes sont prepares selon une methode prectdemment decrite [5] que nous rksumons brieve- ment: les cellules non broyees, les noyaux, les mito- chondries, les lysosomes sont elimines par deux centri- fugations successives a 600 x g puis 25000 x g. Une centrifugation d’une heure a 105 000 x g permet d’ob- tenir un culot de microsomes qui est lave deux fois par le tampon de broyage. Nous avons montre dans un travail anterieur [6] que cette fraction microsomi- que contient 5- 10 % de la cytochrome-oxydase, moins de 20 % de la phosphatase acide et est depourvue de glucose-6-phosphate dtshydrogenase. Ces micro- somes, remis en suspension dans les tampons appro- pries, a la concentration de 10 mg de proteines par ml constituent les preparations enzymatiques.

Afin de verifier si les glucosyltransferases mem- branaires ne sont pas adsorbees sur le glycogene sedimentant a 105 000 x g, les microsomes sont incubes pendant trente minutes en presence d’a-amylase de Bacillus subtilis (Sigma Chemical Co., St Louis, Mo., U.S.A., type IIA) puis sedimentes a 105000xg et laves deux fois par le tampon d’incubation afin d’eli- miner l’amylase. Les activites de transfert du glucose sont alors dosees comme indique ci-dessous.

Dosage des activitds de transfert du glucose

Trois types d’activite sont determinees suivant I’accepteur considere.

Accepteur endogdne. L‘incubation est poursuivie durant 5 min a 37 “C dans un milieu constitue de tampon morpholinoethane sulfonate 30 mM pH 6,5, UDP-[U-14C]glucose 1,25 mM (activite specifique 0,15 pCi/pmol) et contenant 3 mg de proteines micro- somiques dans un volume final de 260 p1. La reaction est arrCtee en ajoutant 0,5 ml d’acide trichloroacetique (10 g/100 ml). Le precipite est filtre sur filtre Whatman GF B, lave par l’acide trichloracetique puis par un melange methylal -methanol (4: 1, v/v). Apres stchage, 5 ml de liquide scintillant [4 g de 2,5 di- phenyloxazole et 0,l g de 1,4 bis-2(4methyl-5-phenyl- oxazolyl) pour 1 litre de toluene] sont ajoutes et la radioactivite est determinee dans un compteur a scintillation Tricarb Packard.

Glycogdne exogdne. Le milieu, d’un volume final de 260 pl, est constituk de tampon morpholinoethane sulfonate 20 mM pH 6,5, UDP-[U-14C]glucose 0,625 mM, glucose 6-phosphate 4 mM et contient 1 mg de protCi’nes microsomiques et 2 mg de glyco- gene (glycogene du foie de lapin, British Drug House, Grande Bretagne). Aprks 5 min d’incubation a 37 “C, la reaction est arrCtee en ajoutant 0,5 ml d’acide tri-

chloracetique (10 g/100 ml). Le precipite est elimink par une centrifugation de 2 min a 10000 x g. La radio- activite incorporee dans le glycogene est evaluee de deux manieres. Un volume d’ethanol a 95” est ajoutt au surnageant trichloracetique ; a pres filtration sur filtre Whatman GF B et lavage par l’ethanol, la radio- activite est comptee comme precedemment. Une precipitation de 1’UDP- [U-14C]glucose par l’ethanol pouvant se produire, une methode chromatographique permettant de separer le precurseur radioactif du glycogene marque a ete egalement utilisee. 40 pg du surnageant trichloracetique sont deposes sur du papier Schleicher et Schull 2043 B. La chromatographie descendante est developpee pendant 90 heures dans le solvant : ethanol - methylethylci.tone - tampon mor- pholinium tetraborate (70 : 20 : 30, v/v/v). Apres se- chage du papier, des carres de 1 cm de c6te sont de- coupCs autour de chaque dep6t et la radioactivite determinee comme ci-dessus.

Collugdne exogdne. Le milieu, d’un volume final de 260 pl, est constitut de tampon morpholinoethane sulfonate 30 mM pH 5,5, UDP-[U-14C]glucose, 2,5 mM, Triton X-100 0,5 ”/, (v/v) contenant 1 mg de protkines microsomiques et 2 mg de collagene acidosoluble de la peau de veau (fourni gracieusement par le Centre Technique du cuir). La reaction est arrCtee, apres 5 min a 37 “C, par filtration immediate sur filtre Whatman G F B. Les lavages et le comptage de la radioactivite sur filtre sont realises comme ci- dessus. En effet, dans nos conditions d’incubation, le collagene n’est pas soluble et la filtration permet de le separer du prtcurseur radioactif qui se trouve dans le filtrat.

Caractdrisation des produits marquks

Accepteur endogPne. Apres incorporation de [‘“CI- glucose, les membranes microsomiques sont pre- cipitees par l’acide trichloracetique (10 g/100 ml). Le precipite est lave par le melange methyla1 methanol et soumis a trois types d’hydrolyse: soit par HCI N, soit par la pronase, soit par l’a-amylase. L’hydrolyse par HCl N est poursuivie pendant 3 heures a 100 “C en ampoule scellee. L’hydrolysat est hapore a sec, repris dans HCl 0,3 N et filtre sur une colonne de Dowex 50WX4 kquilibree contre le mCme solvant. L’effluent de la colonne contenant les oses neutres est concentre et soumis a une chromatographie en couche mince de cellulose dans le melange butanol- pyridine - HCl 0,l N (5 : 3 : 2, v/v/v).

L’hydrolyse par la pronase (grade B, Calbiochem, Lucerne, Suisse) est realisee en tampon bicine 100 mM pH 8. Une cinetique d’hydrolyse est realisee: des parties aliquotes sont prklevees li des temps successifs et precipitkes par l’acide trichloracetique, sur filtre

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G. Berthillier, G. J.-C. Azzar et R. Got 277

Temps (m in i

Fig. 1 . Ejjet du temps d’incubation sur les activite‘s de transfert du glucose a 1 ’accepteur endogPne ( A ) , au g4ycogPne exogene ( B ) et au collagine exogPne ( C ) , par les microsomes des

Whatman GF B dont la radioactivite est comptee. L’hydrolyse par l’a-amylase (Sigma, Bacillus subtilis, type IIA) a lieu dans du tampon morpholinokthane sulfonate 50 mM pH 6,5. Une cinktique d’hydrolyse est realisee comme ci-dessus.

GIycogPne exog2ne. Apres incubation en presence de glycogene exogene, le prkcipite ethanolique obtenu a partir du surnageant trichloracttique est hydrolyse par I’a-amylase, dans les m2mes conditions que precedemment. Des parties aliquotes sont prelevkes au bout de 6 heures et 18 heures et precipitees par un volume d’ethanol. Apres centrifugation, le surnageant est desionise par quelques grains d’Amberlite MB-1, concentre et analyst: par chromatographie en couche mince de cellulose dans le mime solvant que ci-dessus.

CollagPne exogPne. Le collagene exogene marque est recupere par centrifugation, lave par le melange methylal-methanol et hydrolyse par HCl N pendant 3 heures a 100 “C. L’analyse de l’hydrolysat est effectuee comme dans le cas de l’accepteur endogene.

RESULTATS

Quatre types de transfert de glucose ont ete mis en evidence dans les membranes microsomiques du foie de rat: sur glycogene endogene et exogene, sur un accepteur endogene glycoproteique et sur collagene exogene. Le transfert sur glycogene endogene, quanti- tativement tres limite, n’a pu itre ttudie. Au contraire, les caracteristiques des trois autres transferts ont etk precisees.

he‘patocytes de rat. Les conditions d’essai sont celles decrites dans le paragraphe Methodes

Action de la durde d’incubation sur l’activitd enzymatigue

Les activitts de transfert ne restent proportionnel- les au temps que pendant des periodes tres breves (Fig. l), un plateau etant atteint apres 5 min d’incuba- tion pour l’accepteur glycoproteique endogene et 8 a 10 min pour les accepteurs exogenes. Ces courbes ont ete obtenues avec les concentrations optimum en substrat donneur et accepteur de glucose (glycogene et collagene). Precisons qu’avec des concentrations infkrieures le plateau est atteint dans des temps plus courts.

Effets du p H et de la temp6rature

La Fig. 2 montre les variations d’activite des glucosyltransferases A differents pH. Quel que soit l’accepteur, un maximum est obtenu a des pH ltglre- ment acides, 6,5 pour l’accepteur endogene et le glyco- gene exogene, 5,5 pour le collagene exogene. Pour l’accepteur endogene et le collagene, une chute brutale d’activite est observee de part et d’autre du maximum.

Entre 30 et 42 “C, la variation des activites de transfert en fonction de la temperature est tres faible.

Effet de la concentration en substrat donneur

L’action de la concentration en UDP-glucose sur les divers transferts est donne dans la Fig. 3, selon la representation d’Eadie (v = f , u / [ S ] ) . Les valeurs suivantes ont Cti: ainsi determinees pour les K ,

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150 B

150

Transfert de glucose dans les membranes microsomiques du foie

A C

150

100 ." e a

.- >

0 .- -

50

C

A

'X \X

\X

x7

-X-X-x

50 50

'I 6 7 8 9 5 6 7 8 9 5 6 7 0

PH

Fig. 2. EHet du p H sur les activitb de transfert du glucose a Paccepteur endogene ( A ) , au glycogPne exogne (B) et au collagtne exogPne ( C ) , par les microsomes des hipatocytes de rat. Les conditions d'essai sont celles dkcrites dans le para-

graphe Methodes. Les tampons employes sont le morpholino- ethane sulfonate de pH 5,5 a 7, le N-2-hydroxyethylpiperazine- "-2-ethane sulfonate de pH 7 a 8 et le bicine de pH 8 a 9

40

35

- Tc 30 .-

E

7 25 m c .a, ._ c g 20 c3 E

15 E a 1

10

5

C 0 1000 2000

B T c

Fig. 3. Effet de la concentration en UDP-glucose sur les activitis de transfert a Paccepteur endogtne ( A ) , au glycogdne exogene ( B ) et au collagtne exogine ( C ) , par les microsomes des

.. 2000 4000 0 400 800 1200

Vl IS l

htpatocytes de rat. Les conditions d'essai sont celles decrites dans le paragraphe Methodes, la concentration en substrat variant de 0,l a 2,5 mM. La representation d'Eadie est utilisee

= 0,5 mM pour le transfert sur accepteur endogene, 0,33 mM pour le transfert sur glycogene exogene et 1 mM pour le transfert sur collagene.

Effet de la concentration en accepteur

La Fig. 4 donne les variations de l'activite de transfert en fonction de la concentration en glycogene

et en collagene, exprimee en mg dam le milieu d'in- cubation (0,26 ml). N'ayant pu determiner avec preci- sion le nombre de sites accepteurs du collagene natif ou du glycogene, il ne nous a pas ete possible de calculer les K,. Ces determinations n'ont pas ete faites pour l'accepteur endogene que l'on ne peut separer de la glucosyltransfkrase impliquee dans le transfert.

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G. Berthillier, G. J.-C. Aizar et R. Got 279

A

1:

B

2 0 0 0.3 0.6 0.9 1 . 2 0 1

Glycogbne (mg ) Collagbne (mg)

Fig. 4. Influence de la concentration en glycogzne exogbne ( A ) et en collagsne exogPne ( B ) , sur l’activiti de transfert du

glucose par des microsomes des hipatocytes de rat. Les condi- tions d’essai sont celles decrites dans le paragraphe Methodes

<

0.50 1 .oo x\x--x

0.50 1 .OOO 0.25 0.50 0 Tri ton X - 100 ( % , e n v o l . )

Fig. 5. Action de la concentration en Triton X-100 sur les activites de tran.fert du glucose a l’accepteur endogPne ( A ) , au glycogine exogkne ( B ) et au collagbne exogthe (C), par les

microsomes des hipatocytes de rat. Les conditions d’essai sont celles decrites dans le paragraphe Methodes

Inhibition et activation des glucosyltransfirases

L’action d’un detergent neutre, le Triton X-100, fait apparaitre des differences de comportement sui- vant l’accepteur utilise (Fig. 5). En effet, le transfert

l’accepteur endogene est totalement inhibe pour des concentrations en Triton inferieures a 0,5 % (v/v); une inhibition de 50 ”/, est obtenue vis a vis du glyco- gene des 0,25 % (v/v) de Triton, cette inhibition restant

constante pour des concentrations superieures. Au contraire, l’incorporation de glucose dans le collagene exogkne est multiplike par quatre pour des concen- trations en Triton egales ou superieures a 0,5 % (v/v).

L’effet du glucose 6-phosphate sur la glycogene synthase a etC recherche. Une activation de trois fois est observke a partir d’une concentration de 1 mM en glucose 6-phosphate (Fig. 6). Aucune inhibition n’apparait pour des concentrations superieures.

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280 Transfert de glucose dans les membranes microsomiques du foie

Tableau 1. Action de diverses substances sur les glucosyltransftrases des htpatocytes de rat Les microsomes sont prepares en tampon Tris 50 mM pH 8, saccharose 0,25 M, sans aucune des substances essaykes, qui sont ajoutees a la concentration de 1 mM dans le milieu d’incubation. Les activites enzymatiques sont exprimees en picomoles de glucose incorpore par minute d’incubation et par milligramme de proteines. Les quantites de glucose transfere sont calculkes par rapport ?i une gamme etalon en tenant compte du rendement de comptage. Dans le cas des transferts sur accepteurs exogenes, les activites sont egalement rapportees au mg de glycogene ou de collagene

Milieu d’incubation Transfert sur

Accepteur endogene Glycogbne exogene Collagene exogene

Complet Complet plus MnCl, Complet plus MgClz Complet plus CaCI, Complet plus EDTA Complet plus dithiothreitol Complet plus mercaptoethanol

pmol x min-’ x mg protkines-

55 58 55 65 50 63 55

pmoI x min-’ x mg proteines-’ x mg glycogbne-I

150 150 160 175 150 175 175

1 pmol x min-’ x mg prottines-’ x mg collagbne-’

56 38 38 50 38 38 56

- I

yi Q 0 L 0 2 4 6 8

Glucose 6-phosphate ( m M )

Fig. 6. Effet de la concentration en glucose 6-phosphate sur l’qctiviti de transjert de glucose au glycogdne exogene, par Ies microsomes des hkputocytes de rat

Action de diverses substances sur les glucosyltransfirases

Les chiffres rapportes dans le Tableau 1 montrent que les transferts ne semblent pas necessiter la presence d’un cation divalent. En effet, le manganese, le mag- nesium et la calcium, a une concerltration de 1 mM, n’apportent aucune activation. L’absence d’inhibition par I’EDTA 1 mM confirme ce resultat.

Les deux reducteurs essay&, le mercaptoethanol et le dithiothreitol se sont egalement revelks inactifs a la m2me concentration.

Ces experiences ont ete realisees en preparant les microsomes en l’absence des divers produits cites, qui Ctaient ajoutks pour les essais correspondants. I1 faut preciser que les activites obtenues avec des microsomes prepares en presence de mercaptoethanol 4 mM, EDTA 4 mM, et MgS04 4 mM possedaient des activites de transfert deux fois superieures a celles des microsomes prepares sans ces substances.

Caractirisation des produits du transfert

L’hydrolyse de l’accepteur endogene par HCl N libere de la radioactivite qui se retrouve integralement dans une zone correspondant au glucose a p e s chro- matographie en couche mince du precipite trichlor- acetique. Les cinetiques d’hydrolyse par un enzyme proteolytique, la pronase, ou un enzyme glucidolyti- que, l’a-amylase, sont representees sur la Fig. 7. Apres 10 min d’action de la pronase, toute la radio- activitt est solubilisee ce qui confirme le caractire glycoproteique de l’accepteur endogene. D’autre part, le fait que cette radioactivite soit kgalement liberee par action de l’a-amylase semble montrer que les residus glucosyl transfer& sont lies par des liaisons

Cependant l’action de l’a-amylase est beaucoup plus lente que celle de la pronase, puisque la libkration n’est totale qu’au bout de 19 heures.

La radioactivite libCree du glycogene exogene par l’a-amylase se repartit apres chromatographie en couche mince, en deux zones situees au niveau du

~ l - 4 .

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G. Berthillier, G. J.-C. Azzar et R. Got 28 I

T

0 1 2 3 19 Temps ( h )

Fig. 7. Cinktiques d’hydrolyse de I’accepteur endogPne par l’a-amylase (0-i et lapronase ( x ~ x ). Les courbes representent le pourcentage de radioactivite prkcipitable par

l’acide trichloracetique, apres action des enzymes pendant les durkes indiquees sur un accepteur endogene prtlablement marquC dans les conditions decrites au paragraphe Methodes

Tableau 2. Action de l’a-amylase sur la localisation membranaire des activitb de transfert Les activites enzymatiques sont exprimees en picomoles de glucose incorpore par minute d’incubation et par milligramme de proteines. Les quantitks de glucose transftre sont calculees par rapport a une gamme-etalon en tenant compte du rendement de comptage. Dans le cas des transferts sur accepteurs exogenes, les activites sont egalement rapportkes au milligramme de glycogene ou de collagene

Milieu d’incubation Transfert sur

Accepteur endogene Glycogene exogene Collagene exogene ~~ ~

pmol x min-’ pmol x min-’ pmol x min-’ x mg proteines-‘ x mg proteines-’ x mg proteines-’

x mg glycogene-’ x mg collaghne-’

Microsomes temoins 110 Microsomes traites par l’amylase avant

l’incubation en presence d’UDP-glucose 110

300

370

120

130

maltose et du glucose. La proportion de glucose radioactif libere augmente avec le temps d’action de l’amylase.

La radioactivite liberee par hydrolyse acide du collagene se situe tgalement au niveau du glucose. Aucune liberation n’est obtenue par l’a-amylase et diverses P-glucosidases.

Effect de l’a-amylase sur la localisation membranaire des activitis de transfert

Afin de verifier si les glucosyltransfkrases mem- branaires ne sont pas adsorbees sur le glycogene endogene, les microsomes ont ete soumis a l’action de l’a-amylase avant incubation, en presence d’UDP- [U-14C]glucose. Les resultats rapportes dans le Ta-

bleau 2 montrent que toutes les activites de transfert de glucose se retrouvent quantitativement dans la fraction membranaire aprks ce traitement.

DISCUSSION

Les microsomes du foie de rat sont le siege de plusieurs glycosyltransferases, les accepteurs Ctant genkralement de nature glycoproteique. Le seul trans- fert de glucose, mis en evidence dans cette fraction subcellulaire est rkalise sur accepteur lipidique [l]. Si l’on se refere a la qualite de l’accepteur, les rksultats que nous rapportons montrent qu’il existe, en fait, dans les membranes microsomiques plusieurs activites de transfert du glucose: sur accepteur endogene, sur

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282 G. Berthillier, G.J.-C. Azzar et R. Got: Transfert de glucose dans les membranes microsomiques du foie

glycogene, sur collagene. La nature glycoproteique de l’accepteur endog2ne, insoluble dans l’acide tri- chloracetique est confirmee par I’action de la pronase. La formation d’une liaison ctl -4 par transfert de glucose rappelle les resultats obtenus par Krisman [2,3]. I1 faut preciser que cette activite etait localisee dans une fraction ne sedimentant pas apres trois heures de centrifugation a 96 000 x g en saccharose 0,25 M, c’est-a-dire qui ne semblait pas appartenir aux microsomes. Cependant, cette activite n’ttait pas soluble puisqu’elle sedimentait a 150 000 x g : sans doute s’agit-il d’une petite quantite de materiel particulaire ayant echappe a la sedimentation avec la fraction microsomique. Quoiqu’il en soit, l’opti- mum de pH, 8,7, differencie nettement cette activite du transfert que nous mettons en evidence sur accep- teur endogene, dont le pH optimum est de 6,6. Non- obstant cette difference, l’accepteur endogene s’identi- fie avec le complexe proteine: ctl - 4 glucane decrit par Krisman.

La glycog2ne-synthase apparait generalement dans un extrait soluble [7,8] ou adsorbee sur le glycogene [9]. Elle est alors solubilisee par action de l’a-amylase. Dans le cas present, il semble bien que la glycogene- synthase soit reellement membranaire puisque l’a- amylase parait sans action sur sa liberation. Elle prksente beaucoup de similitude avec la glucosyl- transferase capable de lier le glucose a l’accepteur endogene, avec la liaison caracteristique du glycogene. Son pH optimum est voisin de celui de la glycogene- synthase fonctionnant avec glycogene exogene decrite par Krisman [2,3]. Elle s’en differencie cependant car elle est sensible au glucose 6-phosphate.

La collagene : glucosyl transferase des microsomes de foie prksente un pH optimum inferieur a 6 similaire a celui des enzymes a m&me activitk localiskes dans les fibroplastes [lo], ou dans les membranes plasmiques des cellules Hela [Il l et des plaquettes du sang humain [12]. Contrairement a ces deux derniers enzymes, elle est activee par le Triton. Son K, vis a vis de 1’UDP-glucose est nettement plus eleve que celui

de la glucosyltransferase du cortex renal [4]. Mais elle se distingue surtout des autres collagenes : gluco- syltransfkrases parce qu’elle ne requiert pas de cation divalent pour fonctionner. Enfin, il ne semble pas que l’on puisse attribuer cette activite a la glycogene-syn- thase puisque la liaison glucosidique resiste a l’a- amylase.

Si la glycogene-synthase est impliquee dans une voie mktabolique connue du foie, on peut se demander quel r81e physiologique joue la collagene : glucosyl- transferase. Sa presence dans une fraction micro- somique n’exclut pas qu’elle soit localisee, comme d’autres enzymes similaires deja caractkrises, dans les membranes plasmiques qui sedimentent partielle- ment a 105000 x g en saccharose 0,25 M. Sa participa- tion a la synthese du collagene contenu dans I’espace de Disse peut done &tre suggerke.

BIBLIOGRAPHIE

1. Behrens, N. H. & Leloir, L. F . (1970) Proc. Natl Acad.

2. Krisman, C. R. (1972) Biochem. Biophys. Res. Comm.

3. Krisman, C. R. (1972) Ann. N . Y . Acad. Sci. 210, 81-89. 4. Spiro, R. G. & Spiro, M. J. (1971) J . Biol. Chem. 246,

5. Berthillier, G., Dubois, P. & Got, R. (1973) Biochim.

6. Berthillier, G., Colobert, L., Richard, M. & Got, R.

7. Sanada, Y. & Segal, H. L. (1971) Biochim. Biophys. Res.

8. Hildago, J. L. & Rosell-Perez, M. (1971) Rev. ESP. Fisiol.

9. Soderling, T. R., Hickenbotton, J. P., Reimann, E. M., Hunkeler, F. L., Walsh, D. A. & Krebs, E. G. (1970) J. Biol. Chem. 245, 6317-6328.

10. Bosmann, H. B. & Eylar, E. H. (1968) Biochem. Biophys. Res. Comm. 30, 89 - 94.

11. Hagopian, A,, Bosmann, H. B. & Eylar, E. H. (1968) Arch. Biochem. Biophys. 128, 387- 396.

12. Barber, A. J. & Jamieson, G. A. (1971) Biochim. Biophys. Acta, 252, 533- 545.

Sci. U.S.A. 66, 153-159.

46, 1206- 1212.

4899 - 4909.

Biophys. Acta, 293, 370- 378.

(1970) Biochim. Biophys. Acta, 206, 1 - 10.

Comm. 45,1159-1168.

27, 343- 354.

G. Berthillier, G. J.-C. Azzar et R. Got, Laboratoire de Biochimie des Membranes, Universite Claude-Bernard, 43, Boulevard du 1 I-Novembre-1918, F-69621, Villeurbanne, France

Eur. J. Biochem. 51 (1975)