博 士 （ 理 学 ） 東 南 健 二
学位論文題名
Spectroscopic Study on the Secondary Structure Formation and the Conformational Flexibility of Sma11PeptideSinVariouSMiXedSOlVentS
（混合溶媒中の小ベプチドの二次構造および 構 造 の 柔 軟 性 に 関 す る 分 光 学 的 研 究 ）
学位論文内容の要旨
近年、ヒ卜遺伝子鹽基配列の解析が進み、それにともない、重要な生理活性をもつタン／、ク質の ア ミノ酸配 列情＊ 肋湖ら かにさ れてき た。ま た、近 年のX線 結晶解析やNMRの実験法の進展によ り、夕ンバク質の立体簡量テLタのェントリー散も飛躙均に増大した。しかしながら、夕ン′ヽク質 構 造の安定 陸を支 配する個々の相互作用の熱力学的詳細は完全には解き明かされていない。とく に、アミノ酸配列に暗号化された情報に従い、ポリペブチドの鎖がタンバク質の特異的三次元構造 ま で 折 り 畳 ま れ て ゆ く 機 溝 に つ い て は 、 い ま だ 多 く の 謎 に 包 ま れ て い る 。 夕 ンパク 質の熱 力学讎繝題を考える上での最大の難点は、おび敬だしい数の相互作用の最終結 果であるタンパク質の安定立体溝造から、個々のアミノ醸配列の構造形成における熱力学的寄与を 引き出すことができないことである。また、夕ンパク質は、自身で、分子表面の親水性環覽6ゝら分 子内部の疎水性粟境までにわたる広範囲の溶媒檗暁をとりそろえる分子である。従って、個々のア ミノ酸氈圃賠駈沁D構造形成に及ほす荏瑚め効果は、夕ンバク質の折り畳み問題を解く重要な鍵であ ると考えられる。
こ うした 背景の もと、本研究では2〜4残基程度の長さの小ペプチドを多数合成し、夕ンハク質 分子の小領域のモデルとした。また、夕ンバク質分羽勾のさまざまな溶媒粟境を模倣するために、
ク 口口ホル ムとジ メチル スルホ キシド の混合 溶媒(CDCI3/DMSOd6)、およ び、ジ メチル スルホ キ シドと水(DMSOーd61D20)の混合 溶媒を さまざま な成分 混合比 で用い、溶液中での小ベフチド の 構造をNMRおよび 赤外分 光により 調ぺた 。そし て、し ゝくつ かのアミノ酸残基について、p― Tum構造（夕ンパク質の代を誼勺なニニ次構造のひとつ）を安定イビずる熱力学艢与を見績もること に成［カした。
第1章では、本研究の背景を述べた。
第2章には 、本研 究で用 いた60種 類のべ ブチドの合成法を記載した。とり得る分子内水素結合 構造が7―、10ー、および13一員環までの可肯旨性をもつ異なるアミノ酸配列のべフチド、また、N‑
ア セチル(Ac‑)、N―セrrlブチル オキシ カルポ ニル（Bocー）、Ar−トリフルオ口アセチルばfa
―）などの立体的あるいは電子的性質が異なるアミノ末端修飾基を有するべフチドを、液旧縮合反 応により合成した。
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第3章では 、合成 したべ フチド の重水 素化ク 口口ホ ルム(CDCI3)溶 液の赤 外禊旋 結果について 言 及した 。NH基の 伸縮振 動領域 のスペ クトルには、分甬勾水素結合している状態と水素結合して い ない状 態に帰 属され る吸収 バンド がそれぞれ観測された。水素結合パンドの相対強度の比較か ら 、そ捫 ぞれの ぺフ手 ドにつ いて、CDCI3中での 分子内 水素結 合構造の種類と安定陸を論じた。
第4章 で は、 ブ 口リン 残基(Pro)の直前 のべブ チド結合 のC isとTransの異性 体の存 在割合 の 溶 媒 依 存 的 変 化 を 、CDCI3/DMSO‑d6、CDCI̲3/acetonitrile‑d3、CDCL3/methanolーd4.
CDCl3/acetone‑d6など の混合 溶媒中 で丶NMR測 定によ り調べ た。結 果丶Cis体 からTran.s体への 異l畄匕カ嬬拾溶媒中のCDCI3成分の割合の増加に従って促進されることカ謝っかった。これは、10一 員環および13一員環分羽勾水素結合構造の形成カl Proの直前のべフニチド結合がTrans異陸を必要 とするためと考えられた。また、Tr c.ms ltを不安定にする溶媒の能カは、溶媒の水素結合受容能 と関係づけられた。
第5章 で は、CDCJ3/DMSOーd6混 合溶媒 中での べブチド のアミ ドブ口 トンの ケミカ ルシフ トの 変 化を分 析した 。この 混合溶 媒系は 、ベフチドのiNH基が分子内のC=O基と水素結合しているか、
そ れ と も 、溶 媒 のDMSOと の 分子 問 水 素 結合に 関わる かを区 別する 上でひ じょう に有用で あっ た 。 個 々 のア ミ ド プ 口ト ン のDMSO‑d6中 とCDCI3中 とで の ケ ミ カル シフ トの差 カiNH基が 分子 内水素結合にどの程度鞨与してしゝるかの定量的な指標となることが、赤外溌健の結果との比較から 確かめられた。
第6章 で は、 溶 液 中 での べ ブ チ ド構 造 の柔 らかさ を論じ るため のNMRの新 しし蝋 とレて 、グ リ シン残 基(Gly)の2つのQ−ブ口トンに着目した。配列内のG十2）位にGly7）顰閉ー：するべブチ ド がB・Tum型の主鎖 コンフ ォメー ションを形成する場合に、Glyの2つのQ―プ口卜ンの近傍のC＝ O基 とのそ ォ1ぞ期の位置関係の違いにより、C=O基の磁気異方性効果によるケミカルシフ卜の大き な違いカ弼翻則されることが期待できる。そこで、Glyを含むさまざまなペプチドについて、Glyの 2つのQ‐プ口トンのケミカルシフトの差(AaoCa')を澳定した。結果、安定な10一員環分子内水素結 合構造を形成するべプチドは、低極l摧藻中て大きなAc3 aia．の値をもつことカミ示された。一方、
低 極昭嚢 辮にお いても10一員環 の分子 内水素結合カ靭降弓ミぬぺブチドや、水やその他の極艶撚 の 溶液に おいて は、A6 a;:o'の値は 小さかった。この△6刪ばの減少は、NMRの時間スケール（数 ミリ秒〜数100ミリ秒・）において、ベブチドの構造が複数のコンフォヌーション間て相互に移り換 わ ってい るため と考え られ、Glyの2つのa‑プ口トンの磁気舵環境の違いもまた、複数のコンフオ ヌ ーショ ンで平 均化さ れて小 さくな ったこと を意味 するも のであ る。従 って、A6ddの指標は、
ベ プチド の主鎖 構造の柔らかさを定量的に評価する上で有用であることが示された。さらに、△6 adの 指標を 用いて、いくつかのべブチドについて、p−Turn構造形成の熱カ学量を見積もり、比較 した。
第7章 で は、 第3章 の 赤 外 吸収 パ ン ド 強度 の 解 析 丶お よ び 、 第5章と第6章のNMRの それぞ れ 異 なる指 標を用 いた解 析より 得た各 ペブチドのfl‑Tum形成についてのギプス自由エネルギ一変化 (AG)を比較 した。さ らに、 本研究 のク口 口ホル ム溶液 中での 各アミノ酸残基の{3‑Turn構造安定 化 能カの 実驗結 果を、 夕ンバ ク質のX線結晶 解骭から 得られ ている各アミノ酸残基のp―Tum構造 への出現頻度の統計値と比較し、両者の間で良し卜 致を見た。
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