ヘモグロビン結晶構造の半網羅的機能決定

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ヘモグロビン（Hb）のT状態の酸素親和性はpH（プロトン濃度）、塩素イオン濃度、有機リン酸有り無しなどの溶液条件に依存して大幅に変化する。この酸素親和性変化は重要な生理学的意義を持つが、その構造的基盤はまだわかっていない。Hbの酸素親和性変化と良い相関を持つ構造プローブとしてβ鎖93番システインSH基の反応性がある。昨年度に引き続き、酸素親和性の異なる脱酸素型Hbを溶液ごと透明な多孔性シリカゲルのゲルマトリックス中に閉じこめ状態間遷移を凍結した状態での酸素平衡曲線の測定とβ鎖93番システインSH基の反応性の測定を並行して行った。また当該年度は、α鎖またはβ鎖のみにヘムリガンドが結合した中間段階分子のモデルとなる金属置換混成Hbを合成し、上と同様の測定を系統的に行いHbのとりうる構造状態の洗い出しを行った。強力なアロステリックエフェクターであるイノシトール6リン酸（IHP）を加えた最低酸素親和性を持つT状態脱酸素型HbのSH基の反応性は、単一構造状態を仮定したモデルでうまくフィットすることができた。一方、溶液中で比較的高い酸素親和性を持つT状態Hbの酸素平衡曲線とSH基の反応性は、両者とも顕著な二相性を示した。このうちの一つの状態の酸素親和性とSH基の反応性は、上の最低親和性T状態の値と一致した。残りの未知の構造状態は、最低親和性T状態と比較して、それぞれ約100倍の酸素親和性と約50倍のSH基の反応性を示した。興味深いことに、この未知のアロステリック状態はα鎖またはβ鎖のみにヘムリガンドが結合した中間段階Hb分子においても観測された。