リゾチームの異常比熱とコンホメーションの熱履歴

溶菌酶的异常比热和构象热史

基本信息

批准号：
09874082
负责人：
滝沢俊治
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

リゾチームは、X線構造解析により分子の立体構造が原子レベルで最初に解明された酵素である。基質を結合したときの立体構造の変化から、その酵素機能発現のメカニズムも同時に明らかにされている。リゾチームの結晶には、異なる母液温度による結晶多形が存在する。われわれは、この多形の生ずる境界温度域でのリゾチーム溶液の比熱を精密に測定することによって、吸熱性の小さな熱異常を確認した。この熱異常は無水のリゾチームでは観測されないが、一定量以上の水を含んでいる場合には、結晶、凍結乾燥粉末のいずれの状態でも観測される。この転移温度は含水率の減少とともに高温度域に移動する。熱測定(DSC)の結果、この転移は顕著な熱履歴を示すことが明らかになった。即ち、第一回の昇温測定のあと急速に冷却して第二回目の測定を行った場合にはこの転移は観測されないが、転移温度以下の一定の温度に長時間保持すると再びこの吸熱転移が現われる。次に、比較的含水率の低い領域で、リゾチームに水和した水の核磁気共鳴吸収(NMR)シグナルの横緩和時間(T_2)の温度依存性を側定した。その結果、この温度域で,T_2の著しい増大を観測するとともに、熱吸収の履歴に対応すると見られるT_2の熱履歴を観測した。したがって、DSCやNMRで観測されたような緩和をともなう温度履歴現象はリゾチームに水和した水の運動性が時間とともにゆっくりと変化することによってもたらされているものと考えられる。また、リゾチームにみられたこのような履歴現象は、ミオグロビン、アルブミン等の蛋白質でも観測されることからみて、蛋白質に水和した水の一般的な特性である可能性がある。

溶菌酶是第一个通过X射线结构分析在原子水平上阐明分子三维结构的酶。酶函数表达的机理也已从构造结合时构象的变化同时阐明。溶菌酶的结晶多晶型物存在于不同的母液温度下。我们已经通过精确测量发生这种多态性的边界温度范围的溶菌酶溶液的特异性热来证实了小型吸热热异常。无水溶菌酶未观察到这种热异常，但是当它含有一定量的水时，在晶体或冷冻干燥的粉末中观察到。随着水含量的降低，该过渡温度的温度范围更高。热测量值（DSC）表明，该过渡表现出重要的热史。也就是说，如果在第一次温度升高测量并进行第二个测量后，温度升高迅速冷却，则不会观察到这种过渡，但是如果温度长时间保持在过渡温度以下的恒定温度下，则这种吸热过渡将再次发生。接下来，在水含量相对较低的区域确定了溶菌酶水合水的核磁共振吸收（NMR）信号的横向松弛时间（T_2）的温度依赖性。结果，在此温度范围内观察到T_2的显着增加，并且认为T_2的热史被认为与吸热史相对应。因此，人们认为，DSC和NMR观察到的温度滞后现象是由溶菌酶水合水的运动性随着时间而变化而引起的。此外，鉴于在蛋白质中观察到蛋白质水合水的一般特征也可以是蛋白质的一般特征，因为它在蛋白质（如肌红蛋白和白蛋白）中观察到。