リポカリンタンパク質に高度に保存されたＳＳ結合によるβバレル構造安定化機構の解明

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本研究は，リポカリンタンパク質に高度に保存されたジスルフィド（SS）結合による，βバレル構造の安定化機構の解明を目的とする。平成30年度は，SS結合がリポカリン型プロスタグランジンD合成酵素（L-PGDS）の脂溶性低分子結合能，および構造安定性に与える影響について，それぞれ熱力学的解析，および計算科学的解析を行った。【SS結合がL-PGDSの脂溶性低分子結合能に与える影響】L-PGDSと脂溶性低分子との相互作用に対して，L-PGDS分子内のSS結合が与える影響について調査するため，等温滴定型熱量測定法（ITC）によりL-PGDS，およびSS結合欠損L-PGDSとbiliverdin（L-PGDSの代表的な生理的リガンド）との相互作用解析を試みた。解析の結果，本SS結合の欠損は，L-PGDSのbiliverdinに対する結合親和性にほとんど影響を与えないことが示された。一方，biliverdinとの結合反応に伴う脱水和エントロピー変化項，およびコンフォメーションエントロピー変化項が，それぞれSS結合の欠損に伴い顕著に減少，および増大することが明らかとなり，SS結合の欠損がアポ状態におけるL-PGDSの溶媒露出表面積，および構造的な自由度を増加させることが示唆された。【SS結合がL-PGDSの構造安定性に与える影響】L-PGDSの立体構造，およびその維持に対して，L-PGDS分子内のSS結合が与える影響について調査するため，L-PGDS，およびSS結合欠損L-PGDSの分子動力学シミュレーションを行った。解析の結果，SS結合欠損L-PGDSのトラジェクトリのうち，いくつかのタイムフレームにおいてSS結合近傍のβヘアピン構造の変化が観察され，本SS結合がL-PGDSのβバレル構造の維持に極めて重要であることが示された。