イオンチャンネル・グラミシジンの構造一活性相関

离子通道短杆菌肽的构效关系

基本信息

批准号：
62570958
负责人：
竹内英夫
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1987
资助国家：
日本
起止时间：
1987 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

グラミシジンは15アミノ酸残基からなるオリゴペプチドであり, 生体膜中にイオンチャンネルを形成することにより, 細胞内外の金属イオン濃度のバランスをくずし, 抗菌作用を発現する. イオンチャンネルの構造と活性の相関を明らかにする目的で, 本研究では, C末端側に偏在する4個のトリプトファン側鎖が脂質膜中どのような環境にあるかをラマン分光法を用いて調べた. その結果以下のことが判明した. リン脂質として, ジラウロイル, ジミリストイル, ジパルミトイルホスファチジルコリンを用い, 脂質リポソーム中に埋め込んだ場合, いずれの脂質を用いても, トリプトファン側鎖は強い疎水性環境下にある. さらに, 4個のトリプトファン側鎖環境の平均的疎水性は, 脂質の酸素鎖が長くなり, 脂質二重膜の疎水層の厚さが増すに従って増大する. 一方, トリプトファン側鎖インドール環のNH→ND交換速度を上記三種の脂質リポソームについて調べた結果, 4個のトリプトファンのうち, 1個は比較的水分子が接近しやすい位置にあるが, 他の3個は極めて強い疎水環境下にあり, 水分子はほとんど接近できない位置にあることが明らかになった. 以上の知見を総合すると, イオンチャンネルの構造としては, N末端側で二分子会合し, C末端側は膜-水界面の方を向いている構造が結論される. C末端側にある4個のトリプトファン側鎖のうち, 3個のトリプトファン側鎖は脂質膜の炭化水素鎖と強い疎水性相互作用をし, チャンネル構造の保持に役立っているが, 一番C末端に近いトリプトファンは疎水層-親水層の境界領域に位置し, チャンネル開閉の機構に関与していると考えられる. 一価の金属イオンが多量に共存し, チャンネルが活性状態にある場合, 境界領域にあるトリプトファン側鎖の環境がやや親水的になるという実験結果も得られており, この側鎖の構造変化がイオンチャンネル活性と深く関わっていることが示唆される.

Gramicidin是一种由15个氨基酸残基组成的寡肽，并且通过在生物膜中形成离子通道，破坏了细胞内部和外部金属离子浓度的平衡，并施加抗菌特性。为了阐明离子通道的结构和活性之间的相关性，在这项研究中，我们研究了使用拉曼光谱法在脂质膜中不均匀地位于C-末端的四个山骨侧链的环境。结果表明，以下是：当dilauroyl，dimyristoyl和二甲米二酰磷脂酰胆碱用作磷脂时，当嵌入脂质脂质体中时，色氨酸侧链链中链条链中的疏水性环境强。此外，四个色氨酸侧链环境的平均疏水性导致脂质的氧链更长。脂质双层膜的疏水层的厚度随着厚度的增加而增加。另一方面，研究了上述三种类型的脂质脂质体的色氨酸侧链吲哚环的NH-ND汇率，并且揭示了四个色氨酸的脂质体，一个相对接近水分子，而其他三个是非常强的水分子，而在非常强的疏水环境中，水分子几乎是不可能的。结合上述发现，得出的结论是，离子通道的结构是N末端的双组装，而C端则面向膜 - 水界面。在C末端的四个色氨酸侧链中，三个色氨酸侧链与脂质膜的烃链具有强烈的疏水相互作用，这有助于维持通道结构。最接近C末端的色氨酸位于疏水层 - 综合层的边界区域，被认为与通道开放和关闭机理有关。还获得了实验，当一价金属离子大量并存时，边界区域的色氨酸侧链的环境会变得有些亲水，这表明侧链的这种结构变化与离子通道活性深深相关。