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圧力を用いた蛋白質立体構造形成の遷移過程における水分子の寄与の解明

利用压力阐明水分子在蛋白质三维结构形成转变过程中的贡献

基本信息

批准号：
16041226
负责人：
石森浩一郎
金额：
$ 5.95万
依托单位：
Hokkaido University (2005)Kyoto University (2004)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、水和水の挙動を反映する蛋白質の部分体積に注目し、チトクロムc(Cyt c)の立体構造形成過程の圧力依存性を測定することで、蛋白質立体構造形成における水の挙動について、以下の成果を得た。1.塩酸グアニンジン存在下、天然状態と変性状態の平衡状態にあるCyt cについて、その平衡定数の圧力依存性から、部分モル体積の差(ΔV_<UN>)をより正確に求めたところ、天然状態の方が約25ml/mol小さいことが示された。Cyt cの立体構造形成におけるこのような負の体積変化は、疎水性部位からの水和水の解離(脱水和)による体積減少が顕著であることを示しており、その原因として疎水性の高い分子団であるヘム周りからの脱水和の寄与が示唆された。このような脱水和は、大きな正のエントロピー変化を伴い、変性状態から天然状態への立体構造形成に伴うペプチド鎖が失う莫大な構造エントロピーを相殺することで、蛋白質の立体構造形成をエネルギー的に有利にしていると考えられた。2.初期収縮状態(collapsed state)から天然状態への構造形成のための活性化体積、つまりcollapsed stateから遷移状態までの部分体積の差(ΔV^*_<CN>)(-14ml/mol)と1.の結果を比較すると、その体積差は同程度であった。このことは、Cyt cにおいては、その変性状態から天然状態への立体構造形成の全過程で排出される水和水の個数と同程度の個数の水和水が、この遷移状態形成に脱水和することを意味している。つまり、Cyt cにおけるcollapsed stateから天然状態に至る遷移状態の段階で、既に天然状態に近い構造が形成されている可能性を示している。

In this study, we focused on the partial volume of protein reflected by water and water motion, and determined the pressure dependence of the formation of protein stereostructure on water motion during protein stereostructure formation. 1. In the presence of acid, the balance state of natural state and variable state is about 25 ml/mol, and the pressure dependence of equilibrium value is about <UN>25ml/mol. Cyt c's three-dimensional structure is formed by negative volume change, water separation and water dissociation (dehydration and), volume reduction, water separation and high molecular weight. The formation of three-dimensional structure of protein is beneficial to the formation of protein structure. 2. The difference in partial volume (ΔV^*_ )(-14ml/mol) between the initial collapsed state and the natural state during structural formation and between the collapsed state and <CN>the transitional state is 1. The results are compared to the same extent. The amount of water and water discharged during the whole process of three-dimensional structure formation in the natural state is the same as the amount of water and water discharged during the formation of the migration state. The stages from the natural state to the transitional state, and the possibility of the formation of near-middle structures in the natural state are shown.