Thermodynamic Analysis of Conformational Change Important to Protein Function

生命科学分野では,タンパク質をはじめとする生体分子 の構造と機能との相関解明が重要な研究課題となっている。 その中でも特に溶液中で機能するタンパク質の構造的揺ら ぎの解明は重要で,構造から機能を知る上で必要不可欠な 知見である。タンパク質構造におけるダイナミクスの寄与 は,X線結晶解析をはじめとする既存の立体構造解析手法 では捉えにくい情報で,熱力学解析や速度論解析などを併 用し,解明する必要がある。特に熱力学解析で得られるエ ントロピー量は,タンパク質の柔らかさや水和の程度を示 す極めて重要な知見となりえる。筆者らはこれまで,DNA 結合タンパク質,抗体,主要組織適合遺伝子複合体(MHC) タンパク質,酵素など,種々のタンパク質を対象として, 多角的にタンパク質の構造機能解析を行ってきた。NMRや X線結晶解析による立体構造解析,示差走査型熱量計 (DSC)や等温滴定型熱量計(ITC)による熱力学解析,ス トップトフロー法や表面プラズモン共鳴バイオセンサーに よる速度論解析などにより,タンパク質が相手を如何に認 識し機能するか,その時にタンパク質の柔らかさが如何に 関与するか,といった問題の解明を目指している。本解説 では,タンパク質の立体構造変化がその分子認識に重要な 役割を果たしている例を取り上げ,熱力学解析結果とその 意義に焦点をあてて紹介したい。