熱・低温・圧力によるタンパク質のUnfoldingとFolding機構の研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09261238
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 谷口 吉弘 立命館大学, 理工学部, 教授 (70066702)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 稔 立命館大学, 理工学部, 専任講師 (00241258)
• Keywords: ミオグロビン / 変性 / 再生 / 熱 / 低温 / 圧力

Research Abstract

研究対象としてクジラミオグロビン(Mb)(pD4.4,酢酸緩衝液、蛋白質濃度50mg/ml)を取り上げ、温度制御型ダイヤモンド・アンビル加圧装置を用いて圧力条件下(0.1-335MPa,30℃)、高温条件下(30-70℃)、低温条件下(-10-30℃,222MPa)でFTIR分光法により蛋白質のアミドI/I'バンドを測定した。得られたアミドI/I'領域の赤外スペクトルの赤外スペクトルは差・二次微分・FSD(Fourier self-deconvolution)法により解析した。その結果、部分D化MbのFSDのスペクトルは3つのGauss関数の波形(S_1;1675cm^<-1>,S_2;1650cm^<-1>,S_3;1630cm^<-1>)に分離され、S_1はβ-ターン、S_2はα-ヘリックスにS_3はα-ヘリックスとα-ヘリックスを繋ぐ短い鎖に帰属した。圧力によるUnfoldingは、二次構造の破壊を伴わずにアミドプロトンの重水素交換反応が進行し、引き続いて二次構造の構成要素が222MPaから233MPaの狭い圧力範囲でランダム構造へと可逆的に二状態転移した。熱によるUnfoldingでは30℃から50℃の温度範囲で重水素交換反応は完了するが、同時に分子間β-シート構造が60℃付近から出現して、70℃の加熱においても二次構造は存在した。70℃から再び30℃の戻すと、蛋白質の二次構造と分子間β-シートは元に戻らず、熱転移に伴うUnfoldingは不可逆過程である。圧力を約220Mpaに保持して低温条件下、-10℃までのUnfolding過程では、重水素交換反応とともに二次構造は破壊して、-10℃でα-ヘリックスはランダムコイルへと転移した。

Research Products

• [Publications] N.Takeda, K.Nakano, M.Kato, Y.Taniguchi: "Pressure-induced structural reanange in ents of bovine poncreatic srypsininhibitor studied by FTIR spoctroscopy" Biospectroscopy. 4. 印刷中 (1998)
• [Publications] T.Matsumoto, S.Makimoto, Y.Taniguchi: "Effect of pressure on the mechanism of hydrolysis of maltoteraose,maltopentoose,and malto hexose latalyzed by porcine poncreatic" Biochemica et Biophysica Acta. 1343. 243-250 (1997)
• [Publications] T.Matsumoto, S.Makimoto, Y.Taniguchi: "Effect of pressure on the mechanism of hydrolysis of maltoheptaose and amylose catalyzed by porcine pancreatic α-amytase" J.Agricul,and Food Chem.45. 3431-3436 (1997)