溶液X線散乱模擬計算法による蛋白質の非天然構造の精密解析

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蛋白質の変性(D)状態やモルテン・グロビュル(MG)状態などの非天然状態について,分光学的には取得困難な構造情報を得るために,構造モデルのコンホメーションを計算機内に多数生成させ,X線散乱プロフィルの実測との対照から,モデルを検定する方法を開発してきた。その結果,α-ラクトアルブミンとシトクロムcのMG構造は,多部構造モデルで近似的に記述できることを見出すと共に,ミオグロビンのMG構造モデルを精密化し,更に完全変性(U)状態の構造に関しても新たな知見を得た。(1)変性状態の構造,特に残存規則構造とその意義292種の蛋白質の原子座標値を用いて,全残基の2次構造帰属を行い,coil部,coil+turn部および全2次構造部にある残基の主・側鎖2面角の確率分布を決定した。これらの2面角分布を用いて,ミオグロビンのU鎖のコンホメーションを生成させ,X線散乱プロフィルを実測と比較した結果,(a)D状態鎖は,天然(N)状態に近い主鎖2面角分布を示し,(b)一般に揺動的な局所規則構造をもつ,(c)この局所構造は,蛋白質の折り畳み初期における2次構造形成の核になり得ることを明らかにした。(2)ディスタンス・ジオメトリ法を用いた非天然状態の候補構造生成法の開発非天然状態で取り得るコンホメーションについて,原始的な多部構造モデルにおける制限を緩和する方法として,ディスタンス・ジオメトリ法を用いた候補構造生成法を開発した。(3)酸性モルテン・グロビュル状態におけるミオグロビンの大局構造(2)の手法をミオグロビンのMG状態に使用した結果,N状態だけでなくMG状態の構造を決定する因子としても,疎水相互作用が重要な役割を果たし得ることを明らかにした。