溶融球

分子生物学において、モルテン・グロビュール (MG) という用語は、多かれ少なかれコンパクトであるが (したがって「グロビュール」)、完全に折り畳まれたタンパク質の固体状態のような三次構造を形成するアミノ酸残基の特定の密集が欠けている(したがって「溶融」) タンパク質の状態を指します。

タンパク質の折り畳みは、二次的および三次的相互作用の動的な相互作用によって進行します。2 つの極端な折り畳み経路モデルが策定されています。1 つ目はフレームワークモデルで、急速に形成された二次構造要素がネイティブの三次構造に組み立てられます。^[1] 2 つ目は疎水性崩壊モデルで、緩く詰まった三次構造の形成が二次構造の獲得に先行します。^[2]短距離および長距離相互作用の同時形成を伴う核形成凝縮メカニズムは、両極端なモデルの特徴を組み合わせ、タンパク質折り畳みの統一メカニズムを表します。^[3]

フォールディング中、タンパク質は変性から始まり天然状態で終わるコンフォーマーの連続体を形成します。統計的にランダムコイルと考えられることが多いですが、変性状態では（再）フォールディングを媒介する残留構造が保持される場合があります。^[4]たとえば、ブドウ球菌ヌクレアーゼは 8M 尿素中で天然のようなトポロジーを保持しますが、^[5]非天然リゾチームには長距離相互作用によって保持された疎水性クラスターが含まれます。^[6]実験条件を急速に調整して天然構造の形成を促進すると、比較的コンパクトなタンパク質フォールディング中間体が観察されています。^[7]これらの運動中間体（モルテングロビュールと呼ばれる）^[8]は、天然のような二次構造と変動する三次構造を示します。

熱力学的には、軽度の変性条件下でもモルテングロビュール状態に到達できます。これは、たとえば、低pHおよび高塩濃度下で、天然のような二次構造内容を保持しながらも密集したタンパク質内部を持たないシトクロム cで発見されました。シトクロム c および他のいくつかのタンパク質では、モルテングロビュール状態が、天然状態および変性状態の両方とは明らかに異なる「熱力学的状態」であることが示されており、初めて第 3 の平衡 (つまり中間) 状態の存在が実証されています。

「モルテングロビュール」という用語は、低 pH (通常 pH = 2)、軽度の変性剤、または高温などのわずかに変性した条件で見られる、部分的に折り畳まれたさまざまな種類のタンパク質状態[ ^9]を表すために使用されることがあります。モルテングロビュールは折りたたまれており、通常は天然のような二次構造を持ちますが、それぞれ遠紫外線および近紫外線円二色性(CD)分光法で見られるように、動的な三次構造を持ちます。これらの特性は、特定のタンパク質、特に疎水性崩壊を起こす球状タンパク質の折りたたみ中に見られる過渡的な中間状態で観察される特性と類似しているため、「モルテングロビュール」という用語は、天然状態よりもエネルギーが高く、変性状態よりもエネルギーが低い、折りたたみ漏斗の狭い領域に対応する特定のタンパク質折りたたみ中間体を指すためにも使用されます。タンパク質の折りたたみと展開中にサンプリングされたモルテングロビュールアンサンブルは、ほぼ同様であると考えられています。

MG構造は、タンパク質の天然状態（）を特徴付けるアミノ酸側鎖の密集を欠いていると考えられている。変性（）状態から溶融球状体への遷移は、2つの状態プロセスである可能性がある。 ${\ce {N}}$ ${\ce {U}}$

{\ce {U <-> MG}}

あるいは、協調性がなく、ある形態から別の形態への明らかな「切り替え」もない、継続的な遷移である可能性もあります。一部のタンパク質の折り畳みは、3 状態の運動プロセスとしてモデル化できます。

{\ce {U <-> MG <-> N}}

新規タンパク質設計の難しさの 1 つは、溶融球の集合体ではなく、安定したネイティブ状態を作成するために必要な側鎖パッキングを達成することです。望ましいバックボーン構造が与えられれば、デッドエンド除去アルゴリズムのバリエーションを使用して側鎖パッキングを設計できます。ただし、妥当なバックボーンモデルがないため、この方法を使用して新しいフォールドのタンパク質を設計することは困難です。

参照

参考文献

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