バンド3蛋白質で媒介される陰イオン透過の分子機構に関する蛋白質化学的研究

膜蛋白質一般については一次構造を用いた膜内構造予測(Hydropathy Predition)が普及し、ややもすると、この予測のみで膜内構造が明らかになったとしてイオンチャンネルや代謝物透過の研究がなされている傾向があるが、我々の経験ではHydropathy Plotによる予測は実際とは違っている(Kang.D.et al.(1992)J.Biol.Chem.267.19211-17)、特に、機能的に重要な部分にその傾向が強いと言う印象を受けている。そこで、我々はin situでのバンド3蛋白質の高次構造解析を蛋白質化学的に行った。具体的には、化学修飾を行なったバンド3蛋白質分子について、膜内領域の中でどのセグメントが膜に埋もれたり貫通しているのか、あるいは、膜表面に露出し、所謂、″Hydrophilic Connector Loop″を形成しているのかの決定を行なっている。さらに、バンド3蛋白質分子内の膜貫通領域間の相対位置の決定を試みた。以下に、その結果を概略する。1) Leu^<427>〜Gly^<436>;Cys^<479>〜Tyr^<486>;Leu^<632>〜Lys^<639>;Gly^<647>〜Arg^<656>;Ser^<731>〜Lys^<743>;Tyr^<818>〜Lys^<826>の部分はﾞHydrophilic Connector Loop″を形成している。2)He^<487>〜Arg^<514>;Phe^<515>〜Lys^<551>;Gly^<565>〜Met^<586>;Val^<604>〜Lys^<631>;Ala^<666>〜?;Gly^<699>〜Arg^<730>;He^<761>〜?;Arg^<832>〜Trp^<848>の部分は膜に埋もれており、Arg^<832>〜Trp^<848>以外の部分はalpha-helix構造を取っている可能性が高い。3)Ser^<538>〜Leu^<540>(SKL);Val^<849>〜Ala^<855>(VVKSTPA)の部分は非常に激しい条件下においてpepsinとchymotrypsinで切断した場合のみ赤血球膜から遊離してくる。これらの部分はバンド3蛋白質分子の陰イオンチャネルの細胞膜外側口を形成していると推測される。4)SKLのLys^<539>とVVKSTPAのLys^<851>とはH_2DIDSでcross-linkされた。即ち、Lys^<539>がﾞLys a″であり、Lys^<851>がﾞLys b″であることが証明された。SKLとVVKSTPAに含まれるLys^<539>とLys^<851>とは対峙しており、両残基間は約13〓離れている。

膜蛋白質一般については一次構造を用いた膜内構造予測(Hydropathy Predition)が普及し、ややもすると、この予測のみで膜内構造が明らかになったとしてイオンチャンネルや代謝物透過の研究がなされている傾向があるが、我々の経験ではHydropathy Plotによる予測は実際とは違っている(Kang.D.et al.(1992)J.Biol.Chem.267.19211-17)、特に、機能的に重要な部分にその傾向が強いと言う印象を受けている。そこで、我々はin situでのバンド3蛋白質の高次構造解析を蛋白質化学的に行った。具体的には、化学修飾を行なったバンド3蛋白質分子について、膜内領域の中でどのセグメントが膜に埋もれたり貫通しているのか、あるいは、膜表面に露出し、所謂、″Hydrophilic Connector Loop″を形成しているのかの決定を行なっている。さらに、バンド3蛋白質分子内の膜貫通領域間の相対位置の決定を試みた。以下に、その結果を概略する。1) Leu^<427>〜Gly^<436>;Cys^<479>〜Tyr^<486>;Leu^<632>〜Lys^<639>;Gly^<647>〜Arg^<656>;Ser^<731>〜Lys^<743>;Tyr^<818>〜Lys^<826>の部分はﾞHydrophilic Connector Loop″を形成している。2)He^<487>〜Arg^<514>;Phe^<515>〜Lys^<551>;Gly^<565>〜Met^<586>;Val^<604>〜Lys^<631>;Ala^<666>〜?;Gly^<699>〜Arg^<730>;He^<761>〜?;Arg^<832>〜Trp^<848>の部分は膜に埋もれており、Arg^<832>〜Trp^<848>以外の部分はalpha-helix構造を取っている可能性が高い。3)Ser^<538>〜Leu^<540>(SKL);Val^<849>〜Ala^<855>(VVKSTPA)の部分は非常に激しい条件下においてpepsinとchymotrypsinで切断した場合のみ赤血球膜から遊離してくる。これらの部分はバンド3蛋白質分子の陰イオンチャネルの細胞膜外側口を形成していると推測される。4)SKLのLys^<539>とVVKSTPAのLys^<851>とはH_2DIDSでcross-linkされた。即ち、Lys^<539>がﾞLys a″であり、Lys^<851>がﾞLys b″であることが証明された。SKLとVVKSTPAに含まれるLys^<539>とLys^<851>とは対峙しており、両残基間は約13〓離れている。