Residue-specific Linear Free Energy Relationship is the physicochemical basis of protein folding

蛋白質分子の2状態交換過程をアミノ酸残基ごとに解析すると，残基間で平衡定数Kや交換速度kの値に分布があり，log k vs log Kプロットを作ると直線関係があることを発見した．過去の論文をサーチして，残基毎の平衡定数と速度定数の報告を集めることで，残基レベルの自由エネルギー直線関係が普遍的であることを示した．この性質は蛋白質分子が変性状態から天然状態へ巻き戻りをスムーズに起こすための物理化学的基盤として提案された「コンシステンシー原理」の実験的な反映であると想定して研究を進めている．NMR測定における測定バイアスを完全に除去する方法として，HSQC0実験とΠ解析法を組み合わせが有効である．R4年度はこれをα-スペクトリンのSH3ドメイン（62残基）の2状態交換に適用した．しかしながら，明確な残基レベルの自由エネルギー直線関係が見出せなかった．これはスペクトリンSH3の変性状態と天然状態の交換が例外的に非常に遅いこと(0.1 s-1)を反映して，NMRスペクトルとしては2状態に見えるが，変性状態あるいは遷移状態に第３の状態（構造）が存在するなどの原因が考えられ，次年度も検討を続ける．コンシステンシー原理との関係を理論的に考察した．コンシステンシー原理から，log k vs log Kプロットにおける2点間の傾きと当該2残基のそれぞれのφ値（遷移状態におけるN状態の割合）の間の関係式を導き，これを満たすlog k vs log Kプロットの関係が2次関数であることを証明した．したがって，直線関係は実は2次関数の近似である．R4年度に論文投稿し，現在改訂中である．審査員の批判的な意見に応えるべく，全体の導出過程を大幅に刷新することで，残基レベルの自由エネルギー直線関係の意義がさらに明確になった．

蛋白質分子の2状態交換過程をアミノ酸残基ごとに解析すると，残基間で平衡定数Kや交換速度kの値に分布があり，log k vs log Kプロットを作ると直線関係があることを発見した．過去の論文をサーチして，残基毎の平衡定数と速度定数の報告を集めることで，残基レベルの自由エネルギー直線関係が普遍的であることを示した．この性質は蛋白質分子が変性状態から天然状態へ巻き戻りをスムーズに起こすための物理化学的基盤として提案された「コンシステンシー原理」の実験的な反映であると想定して研究を進めている．NMR測定における測定バイアスを完全に除去する方法として，HSQC0実験とΠ解析法を組み合わせが有効である．R4年度はこれをα-スペクトリンのSH3ドメイン（62残基）の2状態交換に適用した．しかしながら，明確な残基レベルの自由エネルギー直線関係が見出せなかった．これはスペクトリンSH3の変性状態と天然状態の交換が例外的に非常に遅いこと(0.1 s-1)を反映して，NMRスペクトルとしては2状態に見えるが，変性状態あるいは遷移状態に第３の状態（構造）が存在するなどの原因が考えられ，次年度も検討を続ける．コンシステンシー原理との関係を理論的に考察した．コンシステンシー原理から，log k vs log Kプロットにおける2点間の傾きと当該2残基のそれぞれのφ値（遷移状態におけるN状態の割合）の間の関係式を導き，これを満たすlog k vs log Kプロットの関係が2次関数であることを証明した．したがって，直線関係は実は2次関数の近似である．R4年度に論文投稿し，現在改訂中である．審査員の批判的な意見に応えるべく，全体の導出過程を大幅に刷新することで，残基レベルの自由エネルギー直線関係の意義がさらに明確になった．