熱安定性が異なるシトクロムcの構造と折り畳み

摘要

シトクロムcは，常温性から超好熱性に至るまで多くのrn細菌に存在する。シトクロムcは，呼吸鎖電子伝達系で機rn能し，生合成や進化といった分子生物学的な面のみならず，rn蛋白贅の構造，安定性，および折り畳みといった生物物理rn学的な面でも，もっとも特徴づけられている蛋白質の一つrnである。4種の相同なシトクロムc，常温性のPseudomonasrnaeruginosaシトクロムc551（PA c551），中程度好熱性のrnHydrogenophilus thermoluteolusシトクロムc552（PHrnc552），好熱性のHydrogenobacter thermophilusシトクロrnムc552（HT c552），そして超好熱性のAquifex aeolicusrnシトクロムc555（AA c555）を対象に，変異導入実験や構造rn解析が実施され，アミノ酸レベルで蛋白質の安定化機構がrn明らかになった。HT c552は，特定の5残基のアミノ酸にrnよってPH c552やPA c551よりも安定であることが分かrnった。AA c555は他の3種よりもヘリックス構造を一つ多rnく持つために，さらに安定化されているようである。また，rnヘムのないアポ型のAA c555が自発的に折り畳み，ホロ型rnと同様な構造を取ることが，シトクロムcでは初めて実証rnされた。このように，熱安定性が異なる4種のシトクロムcrnを対象にして，蛋白質の構造と折り畳みの分子機構が明らrnかになりつつある。%Cytochrome c is found in a variety of bacterial species, from mesophiles to hyperthermophiles. Cytochrome c functions in respiratory electron transport chain, and is one of the best-characterized ones not only in terms of molecular biology such as biogenesis and evolution, but also in biophysical terms such as protein structure, stability, and folding. Four homologous cytochromes c, mesophilic Pseudomonas aeruginosa cytochrome c551 (PA c551), moderately thermophilic Hydrogenophilus thermoluteolus cytochrome c552 (PH c552), thermophilic Hydrogenobacter thermophilus cytochrome c552 (HT c552), and hyperthermophilic Aquifex aeolicus cytochrome c555 (AA c555) have been subjected to mutagenesis and structural analyses and provided substantial clues to the mechanism underlying protein stability at the amino-acid level. HT c552 is stabilized through five specific amino acid residues compared with PH c552 and PA c551. AA c555 is further stabilized by an additional helix structure compared with the other three proteins. As to folding, the apo AA c555 polypeptide can intrinsically form a holo-like structure without heme binding, this being the first case for a cytochrome c polypeptide. Molecular mechanisms underlying protein stability and folding in these bacterial homologous cytochromes c with different thermal stability are understood.