膜タンパク質のバックボーン水素結合エネルギーは,局所的な水分濃度の大きな変化に無感である

科学分野:

• 構造生物学
• バイオ物理学
• 膜タンパク質の生理学

背景:

• 生物学的な脂質二層は,水濃度の変化による深度依存の極性グラデーションを示している.
• 膜界面での水の濃度の急激な低下はタンパク質の安定性に影響すると考えられているが,骨幹の水素結合に対する影響は不明である.

研究 の 目的:

• トランスメブランタンパク質の脊髄水素結合強度に対する水誘発の極性グラデーションの影響を調査する.
• 水分濃度の範囲で,トランスメブランタンパク質 OmpW のバックボーン水素結合の自由エネルギー変化を定量化する.

主な方法:

• 核磁共振 (NMR) スペクトロスコーピーは,自由エネルギーの変化を測定するために,水素/デュテリウム分化因子を用いる.
• OmpW-ミセル複合体の水力動力学および溶解特性を決定するための分析的超遠離および分子動力学シミュレーション.

主要な成果:

• OmpWのバックボーン水素結合エネルギーは,二重層の界面領域の特徴である幅広い水分濃度において一貫したままでした.
• 測定された水素結合の自由エネルギーの変化は,水溶性タンパク質と界面ペプチドの変化に匹敵する.
• 結果は,トランスメブランアルファヘリカルタンパク質に関する以前の研究と調整後に一致する.

結論:

• 骨幹の水素結合は,膜タンパク質構造に適度な熱力学的安定性をもたらします.
• 超膜タンパク質内の多くのアミド群は,脂質二層環境における脱水効果に耐性がある.