高速液体混合技術を利用した蛋白質の折れ畳み初期過程の観察

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1、シトクロムcと呼ばれる球状小蛋白質は、変性状態から2つの中間体を経由して天然状態へと折れ畳む(天然状態→中間体1→中間体2→天然状態)。この折れ畳み過程において、二次構造が形成され分子半径が収縮していくダイナミクスを、独自に開発した高速液体混合装置を用いて研究した。得られた成果は以下の通りである。(1)二次構造の形成部位を同定するために、高速パルスラベルNMR測定を行うための多段階混合系の構築を独自に行った。測定の結果、中間体2ではN末端、C末端、60'sと呼ばれる3つのヘリックスが形成されていることを明らかとした。この成果は、紀要としてまとめられている(Stepwise Folding Mechanisms of Globular Proteins)。(2)分子の形状を調べるために、SPring-8でX線小角散乱による測定を行った。中間体1と中間体2の慣性半径は、各々20.5と17.7Åと見積もられた。中間体1の構造がコンパクトに凝縮した部位と、大きく変性している部位から構成されるに対し、中間体2の形は極めて球状に近いことが明らかとなった。また、慣性半径や分子の形の類似性から、中間体2がモルテン・グロビュール状態であることを提唱した。この成果は、論文にまとめられている(PNAS)。2、アポミオグロビンの折れ畳み運動アポミオグロビンの折れ畳み過程を研究した結果、分子の大きさ・形の似た中間体が少なくとも3つ存在することが示唆された。折れ畳み初期に形成される中間体は、およそ200マイクロ秒程度の時定数で消失する短寿命状態で、X線小角散乱法やCD分光法と高速混合型フローセルを組み合わせた研究により始めてその存在が明らかとなった。3、ポリグルタミン酸(PGA)のヘリックス形成過程CD分光法や赤外分光法に高速混合型フローセルを組み合わせた装置を用い、pHジャンプに伴うPGAのヘリックス形成過程を観察した。その結果、サブミリ秒のタイムスケールでは、PGA一分子中に幾つかの折れ畳み核が作られることが明らかとなった(JACS)。