Novel method for indentifying disulfide-linked proteins using hydrogen radical

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05530
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: Takayama Mitsuo 横浜市立大学, 理学部, 教授 (10328635)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 水素ラジカル / ジスルフィド結合 / タンパク質化学

Outline of Final Research Achievements

Disulfide-bridged (S-S) containing proteins bovine alpha-lactoalbumin (aLA) and beta-lactoglobulin (bLG) have been examined by hydrogen radicals produced by ultraviolet laser photons, and showed residue specific flexible cleavage at the Asp/Asn/Cys/Ser/Gly residues. Furthermore, evolutionarily homologous proteins aLA and hen egg-white lysozyme (HEL) having very similar secondary and tertiary structures. The treatment of aLA and HEL with DTT/AcOHNH3 resulted in similar degradation behaviors of the backbone N-C and S-S bonds. However, the treatment of aLA with acetic acid and trifluoroacetic acid resulted in unexpected residue-specific degradation at the peptide bond of the Asp, Ser/Thr, Gln and Gly residues, while HEL did not occur such degradation. The study demonstrates the sensitive and resistant of evolutionary homologous proteins aLA and HEL to the acid hydrolysis coming from acidic and basic nature of the proteins.

Free Research Field

質量分析学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

タンパク質は生体を形作る最も重要な物質であり、その性質や反応特性を知ることは健康維持の科学的知識として必須である。本研究課題である、複数のジスルフィド結合を持つタンパク質の分析手法の開発では、先端の質量分析技術を用い、当該タンパク質のアミノ酸配列と分解特性を迅速に行うことに成功した。すなわち、数分のうちに当該タンパク質の80残基以上のアミノ酸配列を決定できた。また４本のジスルフィド結合を有する牛乳由来のアルファラクトアルブミンは酢酸など酸性試薬に対し分解耐性が低く容易に分解したが、卵白由来のリゾチームは強い耐性を示し種々環境下でもその抗菌活性を維持し得る性質を持ちうることが判明した。