Conformation of protein bound to membrane characterized by time-resolved vacuum-ultraviolet circular dichroism spectroscopy

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生体膜との相互作用による水溶性タンパク質のダイナミックな構造変化は，生体膜上で様々な生命機能や物性を誘発する。この構造変化と機能との関係を理解するには，タンパク質の天然と膜結合構造を理解するだけでなく、天然から膜結合構造に至る過程（速度・中間構造）を詳細に捉える必要がある。本研究では、膜結合性タンパク質の構造解析法として有効な手法である真空紫外円二色性分光法に、時間分解機能を持たせることで、生体膜相互作用によるタンパク質の構造変化（構造ダイナミクス）の観測を試みた。時間分解のために膜結合タンパク質溶液と生体膜溶液を高効率かつ高速で混合可能な特殊なマイクロ流路時間分解セルを開発し、相互作用中のタンパク質構造変化を観測した。膜結合タンパク質には、生体膜相互作用研究のモデルタンパク質であるbetaラクトグロブリン(bLG)を使用した。生体膜には、溶液中でミセルを形成するリゾリン脂質(LysoDMPG)と界面活性剤であるSodium Dodecyl Sulfate(SDS)を使用した。構築した時間分解装置により、LysoDMPG相互作用では1～60秒、SDS相互作用では0.1～90秒の時間分解CDスペクトルの獲得することができた。CD値の時間変化をグローバルフィッティングすることで2つの速度定数が算出され、各相互作用で1つの中間状態の存在と、生体膜の種類に依存した膜結合状態の形成速度が確認された。以上より構築した時間分解装置が生体膜相互作用過程の動的構造の研究に応用できることが分かった。