リゾチームの異常比熱とコンホメーションの熱履歴

溶菌酶的异常比热和构象热史

基本信息

批准号：
09874082
负责人：
滝沢俊治
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

リゾチームは、X線構造解析により分子の立体構造が原子レベルで最初に解明された酵素である。基質を結合したときの立体構造の変化から、その酵素機能発現のメカニズムも同時に明らかにされている。リゾチームの結晶には、異なる母液温度による結晶多形が存在する。われわれは、この多形の生ずる境界温度域でのリゾチーム溶液の比熱を精密に測定することによって、吸熱性の小さな熱異常を確認した。この熱異常は無水のリゾチームでは観測されないが、一定量以上の水を含んでいる場合には、結晶、凍結乾燥粉末のいずれの状態でも観測される。この転移温度は含水率の減少とともに高温度域に移動する。熱測定(DSC)の結果、この転移は顕著な熱履歴を示すことが明らかになった。即ち、第一回の昇温測定のあと急速に冷却して第二回目の測定を行った場合にはこの転移は観測されないが、転移温度以下の一定の温度に長時間保持すると再びこの吸熱転移が現われる。次に、比較的含水率の低い領域で、リゾチームに水和した水の核磁気共鳴吸収(NMR)シグナルの横緩和時間(T_2)の温度依存性を側定した。その結果、この温度域で,T_2の著しい増大を観測するとともに、熱吸収の履歴に対応すると見られるT_2の熱履歴を観測した。したがって、DSCやNMRで観測されたような緩和をともなう温度履歴現象はリゾチームに水和した水の運動性が時間とともにゆっくりと変化することによってもたらされているものと考えられる。また、リゾチームにみられたこのような履歴現象は、ミオグロビン、アルブミン等の蛋白質でも観測されることからみて、蛋白質に水和した水の一般的な特性である可能性がある。

溶菌酶是第一种通过X射线结构分析在原子水平上阐明三维分子结构的酶。基于底物结合时三级结构的变化也阐明了酶功能表达的机制。溶菌酶晶体因母液温度不同而具有晶体多态性。我们通过精确测量溶菌酶溶液在发生这种多态性的边界温度范围内的比热，证实了小的吸热热异常。在无水溶菌酶中未观察到这种热异常，但如果含有一定量或更多的水，则在结晶和冻干粉末形式中观察到这种热异常。随着水含量的降低，该转变温度移动到更高的温度范围。热测量（DSC）表明这种转变表现出显着的热历史。换句话说，在第一次测量后快速冷却温度后进行第二次测量时，不会观察到这种转变，但如果温度长时间保持在低于转变温度的恒定温度，则这种吸热转变会再次发生。出现。接下来，我们确定了在含水量相对较低的区域中与溶菌酶水合的水的核磁共振吸收（NMR）信号的横向弛豫时间（T_2）的温度依赖性。结果，我们观察到 T_2 在此温度范围内显着增加，并且还观察到 T_2 的热历史似乎与吸热历史相对应。因此，通过DSC和NMR观察到的伴随弛豫的温度历史现象被认为是由溶菌酶水合的水的迁移率随时间的缓慢变化引起的。此外，由于在肌红蛋白和白蛋白等蛋白质中也观察到在溶菌酶中观察到的滞后现象，因此这可能是与蛋白质水合的水的普遍特征。