モルテン・グロビュールをめぐって : 誌上対談

誌上対談
モ ルテ ン ・
グ ロビュール を め ぐって
後藤祐児 ・高木俊夫
蛋 白質 の 構 造 を 議 論 す る場 合 に,
以 前 は 未 変 性 (ネ イテ ィブ) と変 性 とい う2つ の 状 態
を 頭 に 描 くの が 常 で あ った 。 そ の 後, 両 者 の中間 の 状 態 の 存 在 が 問 題 に され る よ うに な っ
た 。 さ らに 最 近 で は,
中 間 状 態 の 構 造 さら に は 生理 学 的 意義 ま で が 論 ぜ られ る よ うに な っ
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て き て い る。 そ の よ うな 場 合 に, モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュー ル とい う用 語 が 頻 繁 に 用 い られ て
Key word
い る 。 こ こ で は, モル テ ン ・グ ロビ ュー ル と い う用 語 の 検 討 を 通 じて,
蛋 白質 の 上 記 の よ
う な構 造 をめ ぐる最 近 の研 究 の動 向 の 解 説 を試 み た。
グ ロ ビ ュール” とい う表 現 が しば しぼ 見 い だ され る よ う
は
じ
め
に な りま した。 こ の言 葉 か ら は, 夏 の夜 の 線 香 花 火 の 先
に
端 の 生 き 生 き して動 き に富 む が, 他 方 では 液 滴 の形 を 保
高 木 (T)
い ろ い ろ な専 門 用 語 が 生 ま れ て きます が,
っ た 真 っ赤 な塊 を連 想 させ ます 。 まず, モル テ ン ・グ ロ
そ れ らの 中 に は よ り広 い範 囲 の現 象 や概 念 に対 して用 い
ビ ュー ル とい う用 語 の提 唱 され た い き さつ を話 して くだ
られ る よ うに な る も のが あ ります 。 最 近, “ モ ル テ ン ・
さ い。
グ ロ ビ ュ ール” とい う用 語 が 広 く用 い られ る よ うに な っ
後 藤 (G)
大 串 と和 田 が モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュール とい
て き ま した 。 この 新 用 語 を と りあ げ て, 誌 上 で の議 論 を
う用 語 を最 初 に 用 い ま した^<1)>。
彼 らは シ トク 目ムcが 酸
企画 しま した 。
性pHに
後 藤 さ ん は β-ラク タマ ーゼ,
シ トク ロムcな
お い て, ネ イ テ ィブ (native, 未 変 性) 状 態 と
どい く
変 性 状 態 の中 間 の立 体 構 造 を と る こ とに気 づ き ま した 。
つ か の蛋 白質 の モル テ ン ・グ ロ ビ ュール 状 態 を熱 力 学 的
そ の状 態 を彼 らは モル テ ン ・グ ロ ビ ュ ール と名 づ け ま し
な 立 場 か ら研 究 して こ られ ま した 。 蛋 白質 の構 造 と安 定
た 。 そ れ 以 前 に, Ptitsyn の グル ー プ は α-ラク トアル ブ
性 を 理 解 す る に は, モ ンテ ン ・グ ロ ビ ュール を は じめ と
ミンが 比 較 的 マ イル ドな変 性 条 件 (酸 性pH,
す る “蛋 白質 の変 性 状 態” の研 究 が重 要 で あ る と考 え て
低 濃 度 の塩 酸 グ ア ニ ジ ン存 在) の も とに お い て 同様 な 状
お られ る よ うです 。 モル テ ン ・グ ロ ビ ュール に深 くか か
態 を とる こ とを指 摘 し, そ れ を “compact globule” と よ
わ っ て い る研 究 者 の一 人 と して, 誌 上 対 談 の相 手 に な っ
ぶ よ うに提 案 しま した^<2)>。
大 串 と和 田は シ トク ロ ムcの
て も ら い ま した。
上 記 の 中間 的 構 造 が, ま さ に Ptitsyn らの い う “compact
あ るい は
globule” で あ るが, そ の名 称 は必 ず しも実 体 を 表 わ して
1.
モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュ ー ル と い う 用 語 の 誕 生
い な い と考 え て “モル テ ン ・グ ロ ビ ュール 状 態” (mol
ten-globule
T蛋 白質 に 関 連 した 原 著 論 文 や 解 説 文 に “モ ル テ ン・
Yuji
Goto, ‘å•ã‘åŠw—•Šw•”•¶•¨Šw‹³Žº
University,
Toshio
What
Toyonaka,
Osaka
Takagi, ‘å•ã‘åŠw’`”’Ž¿Œ¤‹†•Š’`”’Ž¿—n‰tŠw•”–å
tutefor
Protein
is •gMolten
Research,
Globule•h?
ル テ ン ・グ ロ ビ ュ ール とい う用 語 は 国際 研 究 集 会 の席 上
(•§560 –L’†Žs‘ÒŒ“ŽR’¬1-1)
Machikaneyamacho,
Osaka
: Questions
560,
[Department of Biology, Faculty of Science, Osaka
Japan]
(•§565 ••“cŽsŽR“c‹u
University,
and
Yamadaoka,
state) とい う別 の名 称 を 提 唱 しま した 。 モ
Suita,
3-2) [Division of Physical Chemistry, Insti
Osaka
565, Japan]
Answers
【モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュー ル 】 【フ ォー ルデ ィン グ】 【ア ン フ ォー ル デ ィン グ 】【変 性 】 【再 生 】 【構 造 形 成 】
モ ル テン ・グ ロ ビュ ー ル を め ぐ って
表1.
で の議 論 の なか か ら生 まれ た とい う こ とで す^<3)>。
T
79
球 状 蛋 白 質 の3つ
の状 態 の比 較
モル テ ン ・グ ロ ビ ュ ール の 命 名 の端 緒 とな った シ
トク ロムcの 中間 状 態 に つ い て も う少 し詳 し く説 明 して
くだ さ い。
G
シ トク ロムc分 子 の 酸 性pHに
お け る高 次 構 造
が, 添 加 塩 濃 度 を変 化 させ る と著 し く変 化 す る こ とは 以
前 か ら知 られ て い ま した (た と え ば 文 献4)。
ムcは 酸 性pHに
シ トクロ
お い て, 低 イ オ ン強 度 であ れ ば ラ ンダ
ム コイ ル に 近 い状 態 を と ります が, 添 加 塩 濃 度 を高 め る
と (た とえばpH2に
す る),
お い て 添 加KCl濃
度 を0.5Mと
の相 当 す る状 態 は 塩 濃 度 に
関 係 な く安 定 です 。 しか し, これ は 本 質 的 な 問 題 で は あ
高 度 な変 性 状 態 とネ イ テ ィ ブ状 態 の 中 間 的 な構
りませ ん。 表1に
α-ラ ク トア ル ブ ミン につ い て の実 験
造 を と ります 。 大 串 と和 田 は, ネ イ テ ィ ブ状 態, 高 度 な
結 果 に基 づ い て提 案 され た モ ル テ ン ・グ ロ ビュ ール 構 造
変 性 状 態, そ して両 者 の 中 間 状 態 を 円 偏 光 二 色 性 (CD),
の 特徴 を ま とめ ま した 。協 同 的 な 熱 変 性 を示 さな い こ と
核 磁 気 共 鳴 (NMR),
が 代表 的 な 特 徴 と して あ げ られ て い ます 。 ところ が, シ
粘 度, 動 的 光 散 乱 な どを測 定 して
検 討 しま した 。 そ の結 果, 中 間 状 態 に お い て は, ポ リペ
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トアル ブ ミンの酸 性pHで
プ チ ド鎖 は ネ イ テ ィ ブ状 態 に 匹 敵 す るほ ど コ ンパ ク トに
トクロ ムcの モル テ ン ・グ ロ ビ ュール は協 同的 な熱 変 性
を 示 します 。 これ は 後 でふ れ ます が重 要 な 問題 です 。
折 りた た まれ て い る こ とを 明 らか に し ま した 。 しか し,
2.
他 方 で は ア ミ ノ酸 側 鎖 の動 きは 高 度 な変 性 状 態 に お け る
そ の 後
の 進
展
それ と同程 度 に 自 由 で あ る こ と も見 いだ され ま した 。
T
Ptitsyn
T 名 称 を 別 にす れ ば モル テ ン ・グ ロ ビ ュール 状 態 の
らの グル ー プ の 指 摘 した α-ラ ク トアル
ブ ミンの “compact globule” も, モル テ ン ・グ ロ ビュ ー
研 究 の歴 史 は 長 い の です ね 。 そ の後 は どの よ うに進 展 し
ル と よぶ こ とが許 され る よ うな状 態 で し ょ うか 。
てい ます か。
G
α-ラク トアル ブ ミン の 中 間 的 構 造 も以 前 か ら 研
究 され て きま した。 なか で も桑 島 と須 貝 らは1975年
こ
G
Ptitsyn
ら の グル ー プ お よび 桑 島 と須 貝 らの グル
ー プ が これ ま で も っ とも活 発 に研 究 して きま した 。 そ し
るい は 低 濃 度 の塩 酸 グア ニ ジ ン存 在
て, 蛋 白質 の変 性 あ る い は構 造 形 成 に 関 心 の あ る多 くの
下 な どに お い て, ネ イ テ ィブ状 態 と高 度 な変 性 状 態 以 外
研 究 者 が モル テ ン ・グ ロ ビ ュール 状 態 に 注 目す る よ うに
の 中 間 的 な 変 性 状態 を とる こ とを示 し, それ をA構 造 と
な りま した。 そ の結 果, 上 述 の2種 以 外 の さ ま ざ まな 蛋
ろ か ら, 酸 性pHあ
よん で い ま した^<5)>。
一 方, 1981年
白質 につ い て の報 文 に, モル テ ン ・グ ロ ビュ ール とい う
に Ptitsyn
らの グル ー プは, α-ラク ト
用 語 が 登 場す る よ うに な りま した 。 例 を あ げ ます と, ウ
アル ブ ミンの, 酸, 熱 あ る い は 塩酸 グア ニ ジ ンに よる 中
シ ・カ ル ボ ニ ック ア ン ヒ ドラ ー ゼB^<6)>,
卵 白 アル ブ ミン^<8)>
間 的 な 変 性 状 態 を, CD,
粘 度, 蛍 光 寿命 な どの測 定 に よ
な どに つ い て モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュー ル 状 態 が 認 め られ ま
っ て総 合 的 に評 価 し ま した^<2)>。
彼 らは この状 態 を 次 の よ
した 。 私 た ち も, Bacillus cereus の β-ラク タ マ ー ゼが
うに要 約 して い ます : “Compact
酸 性, 高 塩濃 度 で モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュ ール 構 造 を とる こ
-like secondary
globule
structure and with
with
native
slowly fluctuating
とを 見 い だ し ま した^<9)>。
tertiary structure”。 これ は シ トク ロムcの 酸 性pHで
T 桑 島 と須 貝 らの グル ー プ の最 近 の研 究 対 象 は蛋 白
の モル テ ン ・グ ロピ ュ ール 状 態 の要 約 と して もほ ぼ 当 て
質 の リフ ォール デ ィ ン グ (refolding) の中 間 段 階 です 。
は ま ります 。 実 際, Ptitsyn
そ れ は 平 衡 状 態 では な く, 反 応 を 追 跡 した 場 合 に一 時 的
らは そ の後 モ ル テ ン ・グ ロ
ビ ュール とい う用 語 を α-ラ ク トアル ブ ミン の 中 間 的構
に 集 積 す る分 子 種 で す 。 か な り内 容 が 異 な った2つ
造 に使 用 して い ます 。 さ らに, モル テ ン ・グ ロ ビ ュ ール
態 を ひ っ くるめ て, モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュール とい う1つ
とい う用 語 は 後 か ら提 案 さ れ た が, そ の よ うな蛋 白 質構
の 用 語 で よぶ よ うに な って い る と理 解 して よい で し ょう
造 を 最 初 に 見 い だ した の は 自分 た ち だ と主 張 して い ま
か。
す^<6,7)>。
な お, シ トク ロムcの モル テ ン ・グ ロ ビュ ール 状 態 は
添 加塩 濃 度 の高 い条 件 でお い て のみ 安 定 です が, α-ラ ク
G
の状
実 験 結 果 に基 づ い て モル テ ン ・グ ロ ビ ュー ル状 態
を と っ てい る と最 初 に提 唱 され た も の は, 酸 性pH・
塩 濃 度 の条 件 下 に お か れ た シ トク ロムc,
高
あ るい は 酸
773
80
性pHで
蛋 白 質
核 酸
酵 素
の α-ラ ク トア ル ブ ミンな どの 平 衡 状 態 に あ る
Vol. 37
No. 4
(1992)
交 換 と プ ロ トンNMRを
組 み 合わ せ た 実 験 か ら もモ ル
もの で した 。 私 た ちが 本 当 に知 りた い のは, ポ リペ プチ
テ ン ・グ ロ ビ ュ ール 構 造 が リフ ォ ール デ ィ ン グの初 期 に
ド鎖 が 実 際 に折 りた た ま って 蛋 白質 の構 造 を形 成 して ゆ
形 成 され る こ とが 示 唆 され て い ます^<11)>。
く フ ォール デ ィ ング の過 程 で す 。 そ こに お い て も同 様 な
構 造 が 形 成 され るか 否 か を検 討 す る こ と に興 味 が もた れ
3.
ま した 。 つ ま り, 高 度 な 変 性 状 態 か ら リフ ォール デ ィ ン
蛋 白質 の 構 造 形 成 とモ ル テ ン ・
グ ロ ビ ュー ル の 位 置 づ け
グを 開 始 させ た 場 合 に, モル テ ン ・グ ロ ビ ュール 状 の構
造 が 過 渡 的 に生 成 す るか 否 か を 明 らか に しよ う と して数
多 くの実 験 が 行 なわ れ ま した^<5∼7,10)>。
桑 島 と須 貝 らの グル ー プ は ス トップ トフ ロー装 置 を用
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い て, 過 渡 的 な 状 態 のCDス
T “ モル テ ン ・グ ロ ビ ュ ール” は,
高度な変性状態
か ら ネ イ テ ィ ブ状 態 に 移 って ゆ く過 程 にお いて 形成 され
ペ ク トル を 測 定 しま し
る 中間 構 造 を意 味 す る用 語 と して市 民 権 を 得 よ うと して
い る と判 断 され ます 。 そ れ が 出現 す る の には, 平 衡 論 的
た^<5)>。
非 常 に デ リケ ー トな一 連 の実 験 の結 果, α-ラ ク ト
と速 度 論 的 な2つ の場 合 が あ る よ うです 。 平 衡 論 的 な も
アル ブ ミン, リゾチ ー ム, シ トク ロムcな
どの リフ ォー
の と速 度 論 的 な も の が 同一 か ど うか とい う疑 問 に は まだ
ル デ ィ ン グの過 程 に お い て, 二 次 構 造 が急 速 に形 成 す る
完 全 な解 答 が 与 え られ た わ け では な い よ うです が, 内 容
こ とが示 さ れ ま した 。 この よ うに して見 いだ され た過 渡
が類 似 して い る の で 同一 の 用 語 を用 い て も よ い で し ょ
的 な構 造 と, 穏 や か な変 性 条 件 下 で平 衡 状 態 と して観 測
う。 で は, モル テ ン ・グ ロ ビ ュール を 中 間 状 態 とす る蛋
され た モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュール 構 造 が類 似 して い る こ と
白質 の構 造 変 化 に関 して は具 体 的 に は どの よ うな イ メー
が 明 らか に な りま した。 個 々 の蛋 白質 に 固有 の三 次 構 造
ジ で し ょ うか 。
は, そ の後 に ゆ っ く りと形 成 され ます 。 同様 な速 度 論 的
G
な 実 験 に よ る中 間 構 造 は Ptitsyn らの グル ー プ も研 究 し
図1の
て い ます^<7)>。
さ らに最 近 で は,
ス タ ー トとす る と, まず 二 次 構 造 が 形 成 され (b),
図1.
774
Ptitsyn
ア ミ ドプ ロ トンの重 水 素
Ptitsyn が描 いた 蛋 白質 の構 造 変 化 の イ メー ジ は
よ うな も の で した^<6)>。
ラ ン ダ ム コイ ル (a)
は 蛋 白 質 の 構 造 変 化 が この よ うな 段 階 を 踏 ん で 進 行 す る と考 え た (筆 者原 図)
か ら
次に
モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュー ル を め ぐっ て
81
そ れ ら の相 互 作 用 の結 果 と して コ ンパ ク トな 中 間状 態,
る とい う実 験 が あ ります^<13)>。
後 で話 題 に します が, 細胞
す なわ ち モル テ ン ・ グ ロ ビ ュ ール (c)
内 の生 理 的 条 件 下 で も, モル テ ン ・グ ロ ビ ュー ル 状 態 の
が 形 成 され ま
す 。 最 後 に いわ ゆ る三 次 構 造 と よば れ る特 異 的 相 互 作 用
に よっ て最 終 的 な ネ イ テ ィ ブ状 態 (d)
存 在 が 推 定 され て い ます 。
が 安 定 化 され ま
4.
す 。 速 度 論 的 に は前 半 の2段 階 は すば や く起 こ り, モル
二次構造 の形成の先行
テ ン ・グ ロ ビ ュール か ら ネイ テ ィブ構 造 へ の変 換 が ゆ っ
く りと進 み ます 。
T
と ころ で 図1を 見 ます とラ ンダ ム コイル を 構 造 形
次 構 造 が 形 成 され る とい う概 念 が定 着 して きて い る よ う
成 の ス ター トと して い ます 。 蛋 白質 の変 性 の議 論 をす る
です ね 。 こ の よ うな概 念 を整 理 して提 出 した の は 誰 で し
場 合 に, ネ イ テ ィブ状 態 が圧 倒 的 に優 勢 な条 件 下 にお い
ょ うか 。
て, 6M塩
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T 蛋 白質 が リフ ォール デ ィ ン グす る 際 に は, まず 二
酸 グア ニ ジ ン存 在 下 と同 じ よ うな ラ ンダ ム コ
G
1982年
イ ル 状 態 が きわ め てわ ず か で あ る が存 在 す るか の よ うに
ゼAのN末
考 え て い る人 が い ます 。 不 思 議 な こ とで す。6M塩
に Kim
と Baldwin
は, リボ ヌ ク レア ー
端 フ ラ グ メ ン トが安 定 な二 次構 造 を 形 成 す る
酸グ
事 実 に基 づ い て, 蛋 白質 の構 造 形 成 は, ま ず 二 次 構 造 の
ア ニ ジ ンは蛋 白質 の ポ リペ プ チ ドの 良溶 媒 です 。 そ れ に
骨 組 み が 形 成 され 次 に三 次 構 造 が形 成 さ れ る とい う “フ
反 し, 中 性pHの
レー ム ワー クモ デル” を提 唱 しま した^<14)>。
この モ デル で
希 薄 濃 度 緩 衝 液 の 多 くは貧 溶 媒 と して
作 用 します。 した が って, 変 性 状 態 とい って も, 6M塩
は中 間 状 態 の コ ンパ ク トさ に つ い て は ふ れ て い ませ ん が,
酸 グ ア ニ ジ ン中 と緩 衝 液 中 で は, 変 性 状 態 は異 な っ て い
二 次 構 造 が 先 に で き る とい う点 で は モ ル テ ン ・グ ロ ビュ
る のが 当 然 で す。 また, 前 者 か ら後 者 に移 され た ポ リペ
ール を中 間 体 とす る モ デル と共 通 して い ま す 。
プ チ ド鎖 は一 足 飛 び に ネ イ テ ィブ構 造 に移 行 で き な い場
T
こ の よ うな場 合, 二 次 構 造 とい う用 語 は そ の場 に
合 には, 低 濃度 に お い て は疎 水 性 部 分 を 身 中 に 隠す べ く
都 合 の よ い よ うに使 用 され て い ます 。 図1に 描 か れ てい
コ ンパ ク ト な 構 造 を とる こ とに な る で し ょ う。 モル テ
る二 次 構 造 は αヘ リ ッ クス そ して 隣接 した βス トラ ン ド
ン・ グ ロ ビ ュー ル とは上 記 の産 物 と考 え て よい で し ょ う
問 の逆 平 行 β構 造 に限 られ て い ます 。 前 者 は 本 質 的 に短
か。
距 離 間 の相 互 作 用 に よ って形 成 され る もの で す が,
G
β構
そ こは た いへ ん重 要 な点 だ と思 い ます 。 実 際, こ
造 は 長 距 離 相 互 作 用 に よっ て も形 成 され ます 。 中 間 的 あ
れ まで モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュール と して と りあ げ られ た も
る い は過 渡 的 に形 成 され る二 次 構 造 は短 距離 間 の相 互 作
の のな か に は, 単 に 貧溶 媒 に移 され た こ とに よ り “
グシ ャ
用 に基 づ くも の に限 定 す べ き で は な い で し ょうか 。
ッ” と凝 集 した にす ぎ な い も の も含 まれ て い る と思 わ れ
ます 。 と ころ が, 興 味 深 い こ とは, 多 くの モル テ ン ・グ
G
た しか に, 二 次 構 造 とい っ て も αヘ リ ック ス と β
構 造 では 性 質 が相 当異 な ります 。 しか し, フ レー ム ワー
ロ ビ ュ ール は そ こに相 当量 の二 次 構 造 を も っ て い る とい
クモ デル で い う二 次 構 造 の形 成 は β構 造 の 形成 も含 ん で
うこ とで す。Baldwin
い ます 。 これ ま で構 造 形 成 の初 期 中 間 状 態 あ るい は モル
は, 単 に貧 溶 媒 中 で凝 集 した 状 態
は “collapsed state”,他 方, 特 異 的 で安 定 な立 体 構 造 を
テ ン・ グ ロ ビ ュール 状 態 に存 在 す る と して と りあ げ られ
も った 状 態 は従 来 どお りモル テ ン ・グ ロ ビ ュール とよ ん
た 二 次 構 造 は多 くの場 合 αヘ リッ クス構 造 で す が,
では ど うか と提 案 して い ます^<11,12)>。
しか しな が ら, 貧 溶
造 が 見 いだ され た 例 も い くつ か あ りま す 。 代 表 的 な も の
媒 中 で 凝 集 した 状態 と特 異 的 な立 体 構 造 を も った モル テ
と して カル ボ ニ ッ クア ン ヒ ドラー ゼ の 中 間 的 状 態 が あげ
ン ・グ ロ ビ ュー ル の間 に は っ き り と した 区別 が あ る のか
られ ます^<6)>。
β構
ど うか とい う問題 は ま った く解 決 され て お らず, 後 でふ
れ ます が, モ ル テ ン ・グ ロ ビュ ール の実 験 的 な概 念 を曖
5.
モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュ ー ル の 分 子 構 造
昧 な もの に して い ます 。
また, モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュール は構 造 形 成 の中 間 状 態
と受 け 取 られ て きま した が, い ま質 問 され た視 点 か らみ
T
モル テ ン ・グ ロ ビ ュール とい う言 葉 が 使 わ れ た 初
期 に は, そ の状 態 は 明確 に定 ま った もの なの か, あ るい
る と, む しろ ネ イ テ ィブ 構 造 が安 定 で あ る 環 境 に お い
は相 互 につ ね に変 換 して い る複数 の構 造 の 集 合 体 で あ る
て, 蛋 白質 が とる変 性 状 態 とみ なす こ とが で き ます 。 た
か, 議 論 が分 か れ て い た と思 い ます 。 図1に 仮 想 的 に示
とえ ば, そ の よ うな条 件 下 で の ア ミ ドプ ロ トンの重 水 素
した よ うな “分 子 構 造” が 明 らか に な った例 は あ る ので
交 換 反応 は, 一 時的 に形 成 され る変 性 状 態 を通 して起 き
し ょ うか 。
775
32
G
蛋 白 質
核 酸
酵 素
モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュ ール 状 態 の二 次構 造 は, お も
にCDス
ペ ク トル の 測 定 に よ つて 検討 さ れ て きま した。
Vol. 37
No. 4
(1992)
cの モル テ ン ・グ ロ ビ ュール に対 す る塩 の効 果 な どを調
べ て き ま した が, 協 同 的 な 熱変 性 を示 す とい う点 以外 は
得 られ た結 果 を め ぐ って, そ の よ うな議 論 が 交わ さ れ ま
他 の蛋 白 質 の モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュー ル とた い へ ん よ く似
した。 モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュ ール 構 造 は, ネ イ テ ィ ブ構 造
て い ま す^<22,23)>。
シ トク ロムcな
と比 較 す る と, きわ め て ゆ ら ぎの 大 きな 構 造 で, X線 結
モ ル テ ン ・グ ロ ビ ゴ ール の安 定性 の 熱 力 学的 し くみ を 明
晶解 析 の対 象 とは な りえ な い で し ょう。 しか し, これ ま
らか に す る こ とが, 蛋 白質 の構 造 形 成 を 明 らか にす る う
で に α-ラ ク トアル ブ ミ ン^<15)>,
ア ポ ミオ グ ロビ ン^<16)>,
シト
え で 重 要 で あ ろ うと考 え て い ます 。
ク ロ ムc^<17)>に
つ い て プ ロ トンNMRと
ど協 同的 な熱 変 性 を示 す
重水素交換を組み
合 わ せ た 実 験 が 行 なわ れ ま した 。 そ の結 果, これ らの 蛋
6.
白 質 の モル テ ン ・グ ロ ビ ュール 状 態 にお い ては, 特 定 の
モ ル テ ン ・グ ロ ビュー ル : メ リ ッ ト
とデ メ リ ッ ト
部 分 に ネイ テ ィ ブ状 態 にお け る も の と同 じ疎 水 領 域 や α
ヘ リ ックス が 比 較 的 安 定 に形 成 され て い る こ とが 示 され
T “ モル テ ン ・グ ロ ビ ュ ール” は 単 に蛋 白質 の 構 造
ま した 。 モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュール 構 造 は蛋 白質 構 造 のひ
形 成 の研 究 者ば か りでは な く, 細 胞 生 物 学 の 分 野 の 人
とつ の 様 式 と して認 識 され て き て い る と考 え て い ます 。
人 に よ っ て も使 わ れ る よ うにな ってき ま した 。 た とえ ば
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T
Privalov は熱 測 定 に よ り蛋 白質 の熱 力 学 的 安 定 性
『熱 シ ョ ッ ク蛋 白質 のひ とつ であ る シ ャペ ロ ニ ンと 基 質
を 明 らか に して き ま した 。 彼 は蛋 白質 の変 性 は, ネ イ テ
蛋 白質 が 相 互 作 用 した と き, 基 質 蛋 白質 は モル テ ン ・グ
ィ ブ状 態 と高 度 な変 性 状 態 の二 状 態 間 の転 移 反 応 (二 状
ロ ビ ュール 構 造 で あ る』 とい った 報 告 が あ ります^<24)>。
こ
態 転 移) と して説 明 で き る こ とを示 してい ます 。 彼 は モ
の よ うに “モル テ ン ・グ ロ ビ ュール” が 広 く使 わ れ る よ
ル テ ン ・グ ロ ビ ュール の存 在 を 否 定 は して い ませ ん が,
うにな っ て きた 原 因 は ど こに あ るの で し ょ うか 。
そ の熱 力 学 的 な存 在 意 義 につ い て は否 定 的 です 。 モ ル テ
G
モル テ ン ・グ ロビ ュ ール の 概 念 が 生 まれ る 以 前
ン ・グ ロ ビュ ール 構 造 とは, 変 性 状 態 とい うマ ク ロな 状
に, す でに さ ま ざ まな 蛋 白質 の 中 間 的 状 態 の 存 在 が 知 ら
態 内 の 分 子 分 布 が 変 わ った こ とに よ る見 か け の構 造 変 化
れ て い ま した 。 そ して, 高 次 構 造 形成 の 過 程 に お け るそ
で あ り, 熱 力 学 的 に は モル テ ン ・グ ロ ビュ ール は 単 独 の
れ ら の位 置 づ け が 議 論 され て き ま した 。 そ れ まで の モ デ
状 態 では な い とい う立 場 を とっ て い ます (た とえ ば 文 献
ル に比 べ て モル テ ン ・グ ロビ ュ ール の ユ ニ ー クな 点 は,
18)。 モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュール 状 態 の 構 造 解 析 はか な り
分 子 の コ ンパ ク トさ, 疎 水 性 相 互 作 用 の重 要 性 な どを 主
す す ん で きた よ うです が, そ の存 在 が熱 力 学 的 にあ ま り
張 した こ とな どに あ る と思 い ます 。 しか し, 何 よ りも
意 味 が な い と な る と興 味 が半 減 しませ んか 。
“モル テ ン ・グ ロ ビ ュール” とい う 概 念 に 多 くの 研 究 者
G
Privalov の 熱力 学 的 研 究 は 卓越 した も の です が,
モ ル テ ン ・グ ロ ピ ュール 構 造 の研 究 は まだ 始 ま った ば か
が 注 目 した 理 由 は, 混 沌 と して い た 蛋 白質 の構 造 形成 機
構 研 究 に, 理 解 しやす い も っ とも ら しい モ デル を 示 した
りで, そ れ が 熱 力 学 的 に意 味 が な い と早 ま っ て結 論 して
こ とに あ る と思 い ます 。 現 在, あ る蛋 白質 の新 た な 中 間
は い け な い と思 い ます 。 モル テ ン ・グ ロ ビ ュール の特 徴
的 構 造 が 見 つか った とき, 多 くの 場 合,
の ひ とつ と して協 同的 な 熱 変性 を しな い こ とが あげ られ
ン ・グ ロ ビ ュール か否 か とい う基 準 で研 究 が 進 め られ て
ま した
い る こ とが それ を よ く反 映 して い ます 。
(表1)。
この こ とが エ ンタル ピー的 に高 度 な変
性 状 態 と区 別 で きな い (疎 水 的相 互 作 用 が モル テ ン ・グ
ロビ ュ ール の安 定 化 に重 要 で な い)と い う Privalov
そ れ は モル テ
ま た 先 に述 べ ま した よ うに速 度 論 的 な実 験 か ら モル テ
の
ン ・グ ロ ビ ュー ル が構 造 形 成 の 中間 体 で あ る とい う推 論
結 論 につ な が って い ま す。 と ころ が, 一 方 で は モル テ
を支 持 す る証 拠 が 得 られ た こ とも重 要 です 。 そ して さ ら
ン ・グ ロ ビ ュール 構 造 の安 定化 に 疎 水 的相 互 作 用 が重 要
に 細胞 生物 学 の分 野 か ら蛋 白質 の不 安 定 化 状 態 の重 要 性
で あ る とい う こ と も示 唆 され て い ます^<7,10,11,19,20)>。
が 注 目さ れ る よ うに な った こ とも, モル テ ン ・グ ロ ピ ュ
関 連 した 問題 と して, モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュー ル で あ る
と され て い る シ トク ロムcの 状 態 は協 同 的 な 熱 変性 を示
ール が 流 行 に な った大 きな要 因 で し ょ う。
T
一方, “ モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュール” とい う用 語 の
す か ら^<21)>,
そ の 範 疇 に は入 れ る こ とが で きな い と Ptit
意 味 が 明確 で な い と して, そ の 使用 を意 識 的 に避 け る人
synは
も見 うけ られ ます 。
述 べ て い ます^<6)>。
しか し, シ トク ロムcの モ ル テ
ン ・グ ロ ビ ュー ル の 熱 変 性 は 本 質 的 に ネ イ テ ィ ブ蛋 白質
とは異 な った 特 徴 を も って い ます 。 私 た ち は シ トク ロム
G
モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュー ル の定 義 は表1あ
るいは図
1に 示 され る よ うに きわ め て 明快 で あ る と思 い ます 。 と
モ ル テ ン ・ グ ロビ ュ ー ル を め ぐ っ て 83
ころ が 実 験 的 に 観 測 され た モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュール は,
らは い くつ か の蛋 白質 の変 性 を二 状 態 転 移 の モ デル に従
詳 細 に 調 べ れば 調 べ るほ ど定 義 と矛 盾 す る点 が で て きま
っ て解 析 しま した 。 これ らの研 究 に お け る解 析 が た いへ
した 。 い くつ か の蛋 白質 で はNMRで
二 次構 造 の 位 置
ん み ご と であ った こ とか ら, 変 性 とは す な わ ち 蛋 白質 の
が 明 らか に され た と先 に 述 べ ま した が, 同 時 に わ か った
分 子 が コ ンパ ク トな 粒 状 か ら ラ ン ダ ム コイ ル 状 態 に一 気
こ とは ネ イ テ ィ ブ構 造 に 存 在 す る二 次 構 造 の 一 部 は 壊 れ
に 飛 び 移 る とい った イ メー ジ が定 着 し ま した 。
て い る ら しい とい うこ とで す 。 また, 三 次 構 造 の す べ て
当 時, 私 は Tanford
の 研 究 室 に い ま した 。そ の よ
うな イ メ ー ジ を彼 が 蛋 白質 に つ い て も って い た とは 思 い
が 形 成 され て い る ら しい とい うこ とも明 らか に され て き
ませ ん 。 リ ゾチ ーム の 酸 性pHに
ま した 。 これ も定 義 に反 します 。
グ ア ニ ジ ン変 性 の産 物 に比 べ て, ネ イ テ ィ ブ状 態 に近 い
“ネ イ テ ィブ構 造 に近 い コ ンパ ク トさ” と “二 次 構 造
お け る熱 変 性 の産 物 が
こ とを 示 す デ ー タが 彼 の研 究 室 で 得 られ, そ の 研 究 の進
の 保 持”, しか し “崩 れ た 三 次 構 造” とい う 旗 印 を 掲
行 を Tanford
げ て, α-ラ ク トアル ブ ミン, シ トク ロ ムcな ど の モル テ
彼 は 気 体 の爆 発 反 応 の速 度 論 か らス タ ー トした 研 究 者 で
ン ・グ ロ ビ ュール が 登 場 しま した 。 と ころ が, そ の後 に
い ろ い ろ な蛋 白質 を 調 べ てい くと, 中 間 状 態 にお け る二
次 構 造 含 量,
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T
が 崩 れ て い る の では な く, 部 分 的 に は 特 異 的 な 三 次 構 造
は 非 常 に興 味 を も っ て 眺 め て い ま した 。
す 。 そ の 後 も低 分 子 の反 応 速 度 論 の 研 究 者 の メ ン タ リテ
ィを 維 持 して い ま した 。 した が って, 小 綺 麗 に 数 式 で も
コ ンパ ク トさに は さ ま ざ まな も のが あ る よ
っ て解 析 で き る対 象 に重 点 を置 きが ち で した 。 彼 の変 性
うです (た とえ ば 文 献25)。 これ で は, 中 間 的 構 造 す な わ
の研 究 の最 終 段 階 で は, 中間 状 態 の 存在 を 前 提 と した 速
ち モル テ ン ・グ ロ ビュ ール とい って い る の と同 じでは な
度 論 の解 析 法 も検 討 しま した^<26)>}。
い か とい う批 判 的 意 見 もあ ります 。 先 に ふ れ ま した よ う
に, 貧 溶 媒 中 で の凝 集 状 態 と特 異 的 な モ ル テ ン ・グ ロ ビ
8.
変性状態の多様性
ュ ール とを 明確 に区 別 で き るか は 明 らか で あ りませ ん 。
最 初 提 示 され た モデ ル 比 近 い モル テ ン ・グ ロ ビ ュ ール が
G
最 近 で は, モル テ ン ・グ ロ ビ ュ ール を 含 め 変 性 状
普 遍 的 に 存 在 す る のか, あ るい は 中 間 的 構 造 は 蛋 白質 の
態 に も さ ま ざ まな 形 態 が あ る こ とが,
種 類 に よ っ て コ ンパ ク トな もの か らポ リペ プチ ド鎖 が か
され る よ うに な っ て き て お ります 。 た とえ ば, Dill
な り広 が った 構 造 (図1のb)
Shortle は,
まで あ るの か 明 らか で は
あ りませ ん 。 今 後 明 らか に す べ き問題 が数 多 く残 され て
い ます 。 当 面 は, 意 味 が 明 確 で な い まま に, モ ル テ ン ・
グ ロ ビ ュ ール とい う用 語 が 使 わ れ, そ れ に対 応 す る もの
と して 表1あ
るい は 図1cに
示 さ れ た よ うな もの が頭 に
描 か れ る とす るな らば, 概 念 だ け が先 走 って い る と非 難
さ れ て も仕 方 が な い で し ょ う。
Tanford
と
この 問題 に つ い て 詳 しい 検 討 を行 な い, 優
れ た 総 説 を書 い てい ます^<27)>。
変 性 状 態 に 関す る総 説 が 発
表 され る とい うこ とは そ れ だ け変 性 状 態 の重 要 性 が 認 識
され て い る こ とを 反 映 して い ます 。
T
そ の総 説 の 特 徴 は 変 性 蛋 白質 の溶 存 状 態 に 関 して
の議 論 に お い て, 高 分 子 溶 液 論 の概 念 を導 入す る こ とに
よ って, 新 しい切 り口を 出 して 論 議 して い る と ころ に あ
る と感 じ られ ます 。Dill
7.
あ らた め て 指 摘
の研 究
は 高 名 な 高 分 子 科学 者 Flory
の 弟子 で あ る との こ とで す 。 彼 が 生 化 学 畑 の蛋 白質 の 研
究 者 に は欠 け て い る 視 点 に 立 っ て蛋 白質 の構 造 変 化 を 眺
T
さ て, 蛋 白質 の ア ンフ ォール デ ィ ン グ と リフ ォー
ル デ ィ ン グに お い て 中間 状 態 が存 在 す る こ とが, 何 か 物
め ず ら しい こ との よ うに受 け取 られ て い る よ うに見 うけ
め る こ とが で き る の は, 育 った 環 境 が 違 っ て い る か らで
し ょ う。
G
Dill は さ ま ざ ま な 変 性 構 造 の存 在 を理 論 的 な立 場
られ ます 。 この背 景 に は, か っ て蛋 白質 の変 性 は二 状 態
か ら説 明 して い ます 。 彼 は モル テ ン ・グ ロ ビ ュール な ど
転 移 タ イ プ で あ る とい うイ メ ー ジ を強 調 しす ぎた こ とが
の 中間 的 状 態 は エ ネ ル ギ ー的 に は ネ イ テ ィブ状 態 と大 き
尾 を引 い て い る よ うに思 い ます 。
G
Tanford
くか け離 れ て お り, 変 性 状 態 の範 疇 に含 まれ る と考 え て
らの蛋 白質 の変 性 に関 す るみ ご とな一 連
い ます (図2参 照)。 他 方, Shortle は 蛋 白質 の安 定 性 に
の 研 究 成 果 の影 響 が あ る の で は な い で し ょ うか 。 彼 らは
変 性 状 態 が大 きな 寄 与 を す る こ とを黄 色 ブ ドウ状 球 菌 の
濃 厚 な尿 素 や塩 酸 グア ニ ジ ンに よる変 性 を受 け る と多 く
ヌ ク レア ー ゼ の ア ミノ酸 置 換 変 異 蛋 白質 を用 い て 実験 的
の蛋 白質 が ラ ン ダム コイル の状 態 に な る こ とを高 分 子 溶
に 示 して い ま す^<27)>。
液 論 の ア プ ロー チ を用 い て 明 らか に しま した 。 ま た, 彼
蛋 白質 のネ イ テ ィ ブ状 態 の変 性 状 態 に対 す る安 定 性 は
777
84
蛋 白 質
核 酸
酵 素
Vol. 37
G
No. 4
(1992)
蛋 白質 の構 造 形 成 反 応 過 程 に お け る, 各 状 態 の エ
ネ ル ギ ー関 係 は 図2の
よ うな もの で あ ろ う と考 え られ て
い ます 。も っ とも高 い エ ネル ギ ー の 山 は つ ね に モル テ ン・
グ ロ ビ ュール とネ イ テ ィブ 構 造 の 中 間 に あ ります 。 通
常, 平 衡 論 的 に は モル テ ン ・グ ロ ビ ュー ル は ネ イ テ ィ ブ
構 造 あ る い は高 度 な変 性 構 造 に 比 べ 不安 定 で蓄 積 しませ
ん。 す なわ ち モル テ ン ・グ ロ ビ ュール が存 在 す る場 合 で
も平 衡 論 的 に は二 状 態 転 移 は よい 近 似 と して成 立 しま
す 。 リ フ ォール デ ィ ン グ反 応 で は モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュー
ル か ら ネ イ テ ィブ構 造 に移 る とき に越 え な けれ ば な ら な
い 山 が 高 い の で, モル テ ン ・グ ロ ビ ュール が過 渡 的 に蓄
積 します 。 一 方, ア ンフ ォール デ ィ ン グ反 応 で は ネ イ テ
ィブ状 態 か ら高 い 山 を越 す と, 小 さ な 窪 み は一 気 に飛 び
越 して しま うの で, モル テ ン ・グ ロ ビ ュール の状 態 に止
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ま る こ とは あ りませ ん。
T
図2.
N
: ネ イ テ ィ ブ状 態,
点)。(c)
い ち ば ん大 き な エ ネル ギ ー の 山 が あ る とい う話 です が,
蛋 白 質 の 構 造 形 成 能 に関 与 す る各 状 態 の
エ ネ ル ギ ー図
MG
具 体 的 に ど うい う こ とで し ょ う。
: モ ル テン ・グ ロ ビ ュー ル
状 態, U : 高 度 な 変 性 状 態, A
(a)
Nが 安 定 。(b)
NとUが
モル テ ン ・グ ロ ビ ュール とネ イ テ ィブ構 造 の間 に
G
: 構 造 形 成 の遷 移 状 態 。
同 じ安 定 性 (変 性 の 中
蛋 白質 を蛋 白質 ら し く して い る の が こ の 山 です。
モル テ ン・グ ロ ビ ュール は相 当量 の二 次 構 造 を も ち, コン
Uが 安 定 。
パ ク トさ を備 え て い ます が, け っ して蛋 白質 に本 来 の機
能 を与 え る よ うな高 次 構 造 を も っ て は い ませ ん 。 ネ イ テ
よ く知 られ て い る よ うに, せ い ぜ い5∼10kcal/molの
き
わ め て 低 い も の です 。 す な わ ち ネ イ テ ィブ構 造 の安 定 性
は 変 性構 造 との 微 妙 な エ ネル ギ ーバ ラ ンス に よっ て決 ま
って い ます 。 そ こ で ネ イ テ ィブ構 造 の安 定 性 を理 解 す る
に は 当 然, ネ イ テ ィブ状 態 と変 性 状 態 の双 方 を理 解 す る
ィブ状 態 の蛋 白質 の構 造 の も っ とも大 き な特 徴 は, 結 晶
構 造 に見 られ る よ うな きわ め て密 に詰 ま った 原 子 間 の相
互 作 用 で し ょ う。 また, 側 鎖間 の特 異 的 な相 互 作 用 (水
素 結 合, 塩 結 合 な ど) も重 要 で し ょ う。 こ の よ うな 相 互
作 用 を形 成 す る のが フ ォール デ ィ ング の律 速 段 階 だ と思
こ とが 必 要 です 。 と こ ろが 変 性 蛋 白質 の構 造 を詳 細 に研
い ます 。 特 異 的 な 相 互 作 用 は 蛋 白質 の長 い進 化 の過 程 を
究 す る こ とは む ず か し く, また, 変 性 状 態 とはす な わ ち
経 て獲 得 され て きた も の で し ょ う。
ラ ン ダ ム コ イル とい う偏 見 も あ り, これ ま で あ ま り研 究
多 くの合 成 ポ リペ プチ ドが 二 次 構 造 を 形 成 す る こ とば
され て き ませ ん で した 。 こ こ に至 っ て, 蛋 白質 の変 性 状
よ く知 られ て い ます 。 この よ うな 構 造 は 蛋 白質 中 の そ れ
態 を も っ と詳 し く知 る必 要 が あ る こ とが認 識 さ れ る よ う
に は ほ ど遠 い し, モル テ ン ・グ ロ ビュ ール 中 のそ れ と も
に な った よ うです 。
か な り異 な っ て い ます 。 しか し, ネ イ テ ィ ブ蛋 白質 を モ
デル と して 適 当 な ア ミノ酸 配 列 の ポ リペ プチ ドを 合成 す
9.
な ぜ リフ ォー ル デ ィ ン グ の 過 程 で
る と, モル テ ン ・グロ ビュ ール とか な り似 た 構 造 を も っ
た も のが 得 られ ます 。 私 た ちは,
T
と ころ で, 蛋 白質 の立 体 構 造 の変 化 の途 中 で過 渡
構 成 され る52残
リジ ン と ロイ シ ンか ら
基 の 合成 ペ プチ ドを つ く り, そ れ らを
的 に モ ル テ ン ・グ ロビ ュ ール の よ うな中 間 状 態 が生 成 す
モル テ ン ・グ ロビ ュ ール の モ デル と した 研 究 を 行 な い ま
る こ とが 実 験 的 に認 め られ てい る の は, リフ ォール デ ィ
した^<28)>。
また, Richardson
ン グの過 程 に お け る場 合 が 圧 倒 的 に多 い よ うです 。 ア ン
リ ック スか らな る79残
フ ォール デ ィ ン グの 過 程 で モル テ ン ・グ ロ ビ ュール 状 態
ン し, 大 腸 菌 に 発 現 させ, そ の 立 体 構 造 を検 討 して い ま
の存 在 が確 認 あ るい は 推 定 され た 例 は あ る の で し ょ う
す^<29)>。
彼 女 ら はそ の人 工 蛋 白質 を “Felix”と よん で い ま
か 。 こ の ア ンバ ラ ンス を どの よ うに 説 明 した ら よい で し
す 。Felix
ょ うか 。
と ります が, 安 定 性 の 低 さな どか ら モル テ ン ・グ ロ ビ ュ
778
らの グル ー プは4本 の αヘ
基 の新 規 な 人 工蛋 白 質 を デ ザ イ
は αヘ リッ クス か らな る予 想 どお りの構 造 を
85
モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュー ル を め ぐ って
ール に相 当 す る構 造 で あ ろ う と述 べ て い ます 。
造, あ るい は 安 定 性 を 研 究 す る人 た ち の間 で は きわ め て
つ くるの は そ れ ほ ど困難 で は な い よ うで す 。 そ れ に 比 べ
ポ ピ ュ ラー な 用 語 に な って き ま した 。 そ の使 用 を 以前 は
る と きわ め て コ ンパ ク トに詰 ま った構 造 を も った ネ イ テ
避 け て い た 人 の な か に も使 いは じめた 人 が見 うけ られ ま
ィブ状 態 に あ る新 規 な蛋 白質 を 新 た に 作製 す る こ とは む
す 。 さ らに は 熱 シ ョ ック蛋 白質 との相 互 作 用 な ど細 胞 内
ず か しい と思 い ます。
の 過 程 に お い て もそ の 重 要 性 が 示 唆 され る よ うに な って
T
を は じめ と して 多 くの研 究 者 が, 新
き ま した 。一 方 では モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュール とい う言葉
規 に人 工 蛋 白質 を つ くる努 力 を 続 け て い ます 。 そ の よ う
Richardson
は 必 ず し も実 態 を表 わ して い な い の も事 実 で あ ろ う と思
な試 み にお け る最 初 の作 品 が モル テ ン ・グ ロ ビ ュ ール 的
わ れ ます 。 今 後, 蛋 白質 の 中間 的 構 造 あ る い は変 性 構 造
な も の で あ る こ とは興 味 深 い こ と です 。 ど の よ うに して,
に 関 す る研 究 が 進 ん で い った とき, モル テ ン ・グ ロ ビ ュ
最 後 の ネ イ テ ィブ蛋 白質 状 の も のへ の障 壁 を 乗 り越 え る
ール とい う用 語 は ど うな っ て い くの で し ょ うか。
か は, 困難 です が 試 行 の効 果 は評 価 しや す い で し ょ う。
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ぼ10年 が経 過 し よ うと して い ます 。 それ は蛋 白 質 の 構
モル テ ン ・グ ロ ビ ュール 状 態 を とる蛋 白質 を人 工 的 に
G
そ れ は ま さ に, 今 後 の研 究 の 動 向 に か か って い る
そ れ に反 して, す で に存 在 す る天 然 の蛋 白質 に お い て は,
と 思 い ます 。 蛋 白質 の 普 遍 的 な 中 間 状 態 と して の特 徴
進 化 の過 程 で の試 行 の成 功 と不 成 功 の両 方 の産 物 を抱 え
を “モル テ ン ・グ ロ ビ ュー ル” とい う言 葉 が表 わ して い
込 ん で い るの で, 新 た に人 為 的 に加 えた 試 行 の効 果 が判
る の で あれ ば, 多 少 矛 盾 す る点 が あ って も今 後 も使 わ れ
定 しに くい 場 合 が 少 な く あ りま せ ん。 モル テ ン ・グ ロ
るだ ろ う と思 い ます 。 いず れ に して も モル テ ン ・グ ロ ビ
ビ ュール か らの ア プ ロー チ は長 大 な ポ リペ プチ ドの有 機
ュー ル とい う用 語 を 使 用 す る場 合 は で き るだ けそ の実 体
合 成 技 術 の進 歩 に 助 け られ て, 蛋 白質 の構 造形 成 の メ カ
を 正確 に説 明す る こ とが 必 要 で あ る と考 え ます 。 モ ル テ
ニ ズ ム の解 明 に も大 き く貢 献 す る こ とが期 待 され ます 。
ン ・グ ロ ピ ュ ール を 叩 き台 と して, 蛋 白質 の安 定 性, 構
造 形成 の機 構, 生 体 反 応 にお け る過 渡 的 な変 性 状 態 の 生
10.
変 性/再
生 と ア ン フ ォー ル デ ィ ン グ/
理 的 意 義 な ど さ ま ざ ま な 問題 の研 究 が発 展す る こ とが 期
待 され ます 。
リフ オ ー ル デ ィ ン グ
T
T
この対 話 で は蛋 白質 の “変 性 (denaturation)” と
ア ン フ ォール デ ィ ン グ (unfolding)
を区 別 して使 い ま し
た。 そ の理 由 を述 べ てお き ま し ょ う。
G
Dill と Shortle^<27)>
も指 摘 して い る よ うに, さ ま ざ
ま な様 式 の変 性 状 態 の存 在 が 明 らか に な っ て きつ つ あ り
ま す 。 今後 は, 蛋 白質 の変 性 と蛋 白質 の ア ンフ ォール デ
モル テ ン ・グ ロ ビ ュー ル を め ぐる 研 究 の 歴 史 か ら
今 後 の課 題 にわ た っ て, 誌 上 対 話 を進 め て き ま した 。 モ
ル テ ン ・グ ロ ビ ュール の概 念 とそ の 意 義, あ る い は問 題
点 な どにつ い て読 者 の皆 さ ん の 理 解 が 深 ま る の に少 しで
も役 立 った な らば 幸 い と考 え て い ます 。
本稿を脱稿す るに先立 って桑島邦博博士 (北海道大学理 学部
高分子学科) に原稿を送付 しご意見を求めま した。折 り返 しい
ただ いた有益 な助言 に感謝 します。
ィ ン グは 区 別 して使 うべ き です 。 蛋 白質 の変 性 とは機 能
を 保 持 した立 体 構 造 が失 わ れ る こ とを意 味 して お り, 構
文
献
造 の崩 壊 とは 必 ず しも 同一 で は あ りませ ん。 モル テ ン ・
グ ロビ ュー ル に 代表 され る 中 間状 態 は二 次 構 造 とい う点
1)
で は蛋 白質 は か な り折 りた た ま れ た 状 態( folded state)
で す 。 再 生 (renaturation)
は機 能 的立 体 構 造 へ の巻 き
Ohgushi,
24
2)
Dolgikh,
E. V.,
戻 りを 意 味 します が, フ ォール デ ィ ン グ (folding) あ る
M.,
D.
Lett.,
3) ˜a“c•ºˆò : •¶•¨•¨—•,
ュ ール 構 造 へ の フ ォール デ ィ ン グ” とい う表 現 が 許 され
4)
り
5)
Kuwajima,
6)
Ptitsyn,
に
Gilmanshin,
V.
R.
E.,
Yu.,
311-315
E.,
164,
21-
I.,
Brazhnikov,
Semisotnov,
Ptitsyn,
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Ptitsyn,
O.
tionsand
モ ル テ ン ・グ ロ ビ ュ ー ル と い う用 語 が 現 わ れ て ほ
Lett.,
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B.:
J.
6,
Prot.
103
Chem.,
(1989)
6,
273-293
(1987)
7)
T
FEBS
31,
Stellwagen,
5135-5140
わ
A.,
S.
136,
しも機 能 的 構 造 であ る必 要 は な く, “モ ル テ ン ・グ ロ ビ
お
A.:
. Bychkova,
Venyaminov,
い は リフ ォール デ ィ ン グ (refolding) とい う場 合 は 必 ず
ます 。
Wada,
(1983)
B.
T.,
Dill,
B.,
Semisotnov,
Forces
in
K.
A.),
Protein
AASA,
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Washington,
Conforma
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Nall,
DC
779
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核 酸
酵 素
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