Structure Formation Mechanism of Helix-Type Membrane Protein

螺旋型膜蛋白的结构形成机制

• 批准号: 07458166
• 负责人: MITAKU Shigeki
• 金额: $ 3.07万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 1996
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07458166/
• 关键词: Membrane protein; Molecular structure; Activation energy; Kinetics; Nonbonded interaction; Incomplete denaturation; Bacteriorhodopsin; Hydrogen bond; ヘリックス; 立体構造; 構造予測; 構造形成; レセプタータンパク質; タンパク質変性; 変性キネティクス

Three kinds of denaturation experiments were performed for a typical membrane protein, bacteriorhodopsin, in order to estimate the contribution of various factors to the structure formation of membrane proteins. The results were as follow : 1. Bacteriorhodopsin denatured by the addition of alcohols. In the alcohol denaturation, the tertiary structure was destroyed with the secondary structure remained intact. 2. Bacteriorhodopsin did not denature in pure hexane. However, the structure was destroyed by the addition of small amount of alcohol, indicating that the hydroxyl group is responsible for the alcohol denaturation of membrane proteins. 3. The activation energy of the thermal denaturation was estimated from the temperature dependence of the denaturation kinetic constant. The activation energy of about 40 kcal/mol corresponds to about ten hydrogen bonds in membrane. Tihs number is the half of possible hydrogen bonds between transmembrane helices. Consequently, the mechanism of the structural stability is due to the polar interactions such as hydrogen bonds and ion pairs between transmembrane helices.

对细菌视紫红质这一典型的膜蛋白进行了三种变性实验，以估计各种因素对膜蛋白结构形成的贡献。主要研究结果如下：1.通过加入醇而变性的细菌视紫红质。在醇变性过程中，三级结构被破坏，而二级结构保持完整。2.细菌视紫红质在纯己烷中不变性。但是，加入少量乙醇后，膜蛋白的结构被破坏，表明羟基是导致膜蛋白醇变性的原因。3.由变性动力学常数的温度依赖性估算了热变性的活化能。约40千卡/摩尔的活化能对应于膜中约10个氢键。Tihs数是跨膜螺旋之间可能的氢键的一半。因此，结构稳定性的机制是由于跨膜螺旋之间的极性相互作用，如氢键和离子对。

项目成果

美宅成樹(日本物理学会誌編集委員会): "自然の複雑さと階層構造" 日本物理学会誌. 50. 253-254 (1995)

Shigeki Miyake（日本物理学会期刊编辑委员会）：《自然的复杂性和层次结构》日本物理学会期刊 50. 253-254 (1995)。

美宅成樹: "シリーズ・ニューバイオフィジックス (11) ヒューマンゲノム計画 第2章 4 膜タンパク質の分類" 共立出版(印刷中),

三宅成树：《新生物物理学系列（11）人类基因组计划第2章第4章膜蛋白的分类》共立Shuppan（出版中），

Hiroyasu Itoh: "Estimation of the Hydrophobicity in Microenviroments by Pyrene Fluorescence Measurements : n-β-Octylglucoside Micelles" The Journal of Physical Chemistry. 100. 9047-9053 (1996)

Hiroyasu Itoh：“通过芘荧光测量估计微环境中的疏水性：n-β-辛基葡萄糖苷胶束”物理化学杂志 100。9047-9053 (1996)

美宅成樹: "シリーズ・ニューバイオフィジックス(11)ヒューマンゲノム計画 第2章 4 膜タンパク質の分類" 共立出版(印刷中),

三宅茂树：《新生物物理学系列（11）人类基因组计划第2章第4章膜蛋白的分类》共立Shuppan（出版中），

美宅成樹(訳): "Robert Turner and Peter Jezzard(著),“心"を観察する" パリティ. 10. 15-21 (1995)

Naruki Miyake（译者）：“Robert Turner 和 Peter Jezzard（作者），《观察‘心灵’》”Parity。