蛋白質の構造安定性にジスルフィド結合が及ぼす熱力学的影響

摘要

システインが酸化的に架橋され形成されるジスルフィドrn結合は蛋白質の立体構造安定性に強く寄与している。ジスrnルフィド結合は変性状態に於けるポリペプチド鎖を拘束すrnるため，エントロピー的な効果で蛋白質の構造を安定化すrnると考えられて来たが，これは果たして真実であろうか？rn筆者は，この問いに答えるべく，ジスルフィド結合を有すrnる代表的な蛋白質として知られるトリプシンインヒビターrnや免疫グロブリンフォールドドメインを利用した研究を行rnった。まず部位特異的アミノ酸変異によりこれら蛋白質のrn天然型ジスルフィド結合の欠失や新規ジスルフィド結合のrn導入を行った。作製したジスルフィド結合変異体の安定性rn解析から，ジスルフィド結合が蛋白質の立体構造に及ぼすrn熱力学的効果は，ポリペプチド鎖の拘束の効果だけでは説rn明できず，天然状態の構造エントロピーの変化や分子内相rn互作用等の種々の熱力学的要因の状態変化の総和であるこrnとを明らかにした。%Disulfide bond has been believed to stabilize the proteins structure by restricting a freedom of the unfolded chain. To examine if this notion is true or not, I prepared the trypsin inhibitor and immunoglobulin fold domain mutants lacking or introducing the disulfide bonds. Thermodynamic analysis of these mutants indicates that the effects of disulfide bond on the stability of protein structure include conformational entropy of the native state and intramolecular interaction, in addition to the restriction of the unfolded chain.