Verification of the hydrophobic interaction hypothesis in protein structural stability and theoretical/experimental study on cosolvent effects

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(1)アルコールの中でも2,2,2-トリフルオロエタノール（TFE）は顕著なHelix誘導能を示すことが知られており，TFE水溶液の大きな濃度揺らぎがその主要な要因であると考えられてきた．一昨年度，小角X線散乱測定によって決定されたTFE水溶液のKirkwood-Buff(KB)積分に基づく解析から，TFE分子の凝集はヘリックス誘導に必ずしも必要ではなく，HelixとTFEとの直接分子間相互作用に起因する選択的溶媒和が，Helix誘導能に関与している事を示した．この熱力学的解析に基づき，TFEの選択的溶媒和の微視的メカニズムを明らかにすべく，コイルドコイルHelix GCN4-p1をモデルタンパク質として採用し，TFE水溶液中でのMD計算を行った．解析の結果，Helix側鎖とTFE分子のOH基との間の静電相互作用により，TFE分子は逆ミセル配向を取りながら，Helixへのより顕著な溶媒和殻が形成され，Helix誘導能を実現することが明らかとなった．(2)尿素は古くからタンパク質の変性剤として使われており，天然構造を不規則なコイル構造へと導くことが知られている。その分子メカニズムは尿素がタンパク質に強く相互作用することに起因した直接メカニズムと水の構造を乱し疎水性相互作用を変調すること起因した間接メカニズムが提案せれており，議論が続いている．一般に変性効果が強い高濃度尿素水溶液が使われることが多いが，同様のKB積分に基づく解析により，低濃度域での解析から変性メカニズムを議論できる事が示された．この知見に基づき，同様の尿素2 MのMD計算を行った結果，尿素とタンパク質主鎖との静電相互作用およびロンドン分散力により，尿素はHelixよりCoilに強く溶媒和し，変性状態を安定化する事が明らかとなった．