生化学と分析生化学

概要

超高塩分塩水における好塩性タンパク質の安定性：パラダイムとしての[2Fe-2S]フェレドキシン

アマル・K・バンドーパディヤイ

通常の環境または中温環境とは別に、生物は極度の塩分濃度や地球上の他の過酷な環境にも生息しています。極度好塩菌は、他の微生物が成長できない飽和塩分の自然環境で純粋培養されて繁栄します。進化の過程で、これらの微生物は浸透圧調節の問題を解決するために特殊な輸送装置を備えて成長しました。その結果、中温菌が耐えられないこの高塩分濃度の塩水環境で、これらの微生物の生化学的機構全体が機能し始めました。そのため、これらのタンパク質と酵素の塩分依存特性を理解するために、過去 50 年間にわたって集中的な研究が行われてきました。フェレドキシンは、酸化還元酵素と連携して細胞質内の脱炭酸反応で電子伝達体として機能する小さな可溶性タンパク質です。Halobacterium marismortui (HmFd) と Halobacterium salinarum (HsFd) の 2 つの代表種が広範に研究されています。 HmFd および HsFd の原子構造から、ハロー適応は主に N 末端領域にある約 24 残基の超酸性挿入ドメインによって媒介されていることが分かります。設計された速度論および熱力学実験により、HsFd は確かに高塩分に適応し、全体的な構造の完全性を保つには ≥ 1.5M の塩が必要であることが実証されました。非特異的静電効果は ≤0.25M の塩で機能しますが、塩が高くなると塩橋と疎水性の安定性が促進されます。特異的イオン相互作用のホフマイスター効果が機能する中間塩では、HsFd は疎水性の崩壊した中間体を形成し、その構造特性は飽和塩中の本来の状態とは異なります。したがって、直感的には、本来の状態の HsFd は、三次相互作用の広範な変調が発生する可能性があるという点で、ポストホフマイスター効果を伴うようです。