Thermal Unfolding Process of Proteins Depending on Structural Hierarchy Clarified by Wide-Angle X-Ray Scattering at a Third Generation Synchrotron Source

Abstract

α-ラクトアルブミン（α-LA）と鶏卵白リゾチーム（HEWL）は互いに相同なタンパク質であり，三次構造は極めて類似していることが知られている．一方，それらのアンフォールディング•リフォールディング過程は異なった熱力学的特徴を示すことが明らかにされているが，その違いと構造転移との関係の詳細は明らかにされていない．そこで，この報告では，pH 7の溶媒中におけるα-LAとHEWLの熱構造転移の特徴をX線溶液散乱法によって比較検討する．放射光（SR）光源を用いる小角X線散乱法（SAXS）は溶液中でのタンパク質の構造解析，特にタンパク質のフォールディングの研究に利用されてきた．従来のSR-SAXS法では小角領域のデータから評価する回転半径などの低分解能の構造情報を解析するにとどまっていた．本研究では，第3世代SR光源を用いた広角X線散乱測定（WAXS）によって，2.5Åから200Åにわたる広い空間領域で観測し，全階層構造（四•三次構造，ドメイン構造，二次構造）に依存した構造転移過程の特徴の詳細を解析した．ここで示すSR-WAXSデータ解析法を用いると，タンパク質のアンフォールディング•リフォールディング過程における階層構造別の変化，階層構造間の転移の協同性，局所的な構造変化などを定量的に明らかにできる．我が国の高輝度光科学研究センター（SPring-8）のような第3世代SR光源の利用によって，実験データの時間•空間分解能が著しく改善された溶液散乱法の現状を示す．