RiAFP
RiAFP は、Rhagium inquisitorカミキリムシによって生成される不凍タンパク質(AFP)を指します。これは、分子量 12.8 kDa の V 型不凍タンパク質です。このタイプの AFP は、その活動亢進で知られています。 R. inquisitor は凍結を避ける種であり、AFP により体液の完全な凍結を防ぎます。これは、AFP が低温での氷結晶形成のレベルを単に低下させるだけの耐凍性種とは対照的です。一方、ほとんどの昆虫の不凍液タンパク質には少なくとも 6残基ごとにシステインが含まれています。 、および 8.3 ～ 12.5 kDa のさまざまな数の 12 または 13 mer リピート RiAFP は、ジスルフィド架橋を 1 つだけ含むことで注目に値します。RiAFP のこの特性により、RiAFP は組換え発現およびバイオテクノロジーへの応用にとって特に魅力的になります。
コンテンツ 1 AFP 2 RiAFP アイスバインディング
3 RiAFP の予測構造
4 参考文献
5 参考文献
AFP
AFP は、氷の再結晶化を阻害する酵素-リガンド結合メカニズムに似た小さな氷の結晶との相互作用を通じて機能します。AFP による氷の結晶構造の中断のこの説明は、吸着阻害仮説として知られるようになりました。
この仮説によれば、AFP は固体の氷と液体の水の間の接触を動的に阻害することにより、熱力学的に有利な氷結晶の成長を妨害します。このようにして、氷の結晶格子の核生成サイトはAFP によってブロックされ、生物にとって致命的となる可能性のある結晶の急速な成長が阻害されます。物理化学用語では、露出した氷の結晶に吸着したAFP は、温度が低下するにつれて氷の結晶を凸状に成長させます。これにより、核生成サイトでの氷の蒸気圧が上昇します。氷の蒸気圧は周囲の溶液（水）と平衡に達するまで増加し続け、平衡に達した時点で氷結晶の成長は停止します。
氷結晶核生成に対する AFP の前述の効果は、熱ヒステリシス点で失われます。特定の低温では、氷核生成サイトの凸面度が最大に達します。さらに冷却すると、実際には、核生成サイトがこの凸状領域から離れて「広がり」、氷の結晶の制御不能な急速な核生成が引き起こされます。この現象が起こる温度が熱履歴点です。吸着阻害仮説は、AFP 濃度が増加すると不凍液活性が増加するという観察によってさらに裏付けられます。形成中の氷結晶に AFP が吸着するほど、これらのタンパク質はより「密集」し、氷結晶の核形成が不利になります。
R. inquisitor beetleでは、AFP は、甲虫のすべての細胞を満たし、血腔と呼ばれる空洞を満たす液体である血リンパに含まれています。 R. inquisitorに AFP が存在することで、甲虫内の組織と体液は -30 °C (この AFP の熱ヒステリシス点) までの凍結に耐えることができます。この戦略は、スカンジナビア、シベリア、アラスカなどの寒冷気候に固有のこれらの甲虫にとって、明らかに生存上の利益をもたらします。
RiAFP アイスバインディング
図 1: EBI-RADAR によって見つかった 13 ヌクレオチドの反復領域から構築された配列ロゴ。これらの領域内に埋め込まれた明確な TxTxTxT 結合モチーフを示しています。
質量分析、エドマン分解、および部分 cDNA 配列の構築と PCR によって決定されたRiAFP の一次構造 (配列はここで見つけることができます) は、TxTxTxT 内部反復が存在することを示しました。 RiAFP 内部リピートから構築された配列ロゴは、これらのリピートのコンセンサス配列の決定に特に役立ちます。TxTxTxT ドメインはタンパク質内で不規則な間隔で配置されており、他の AFP の TxT 結合モチーフから保存されていることが示されています。 T残基のヒドロキシル部分は、内部反復内でそのままの間隔で配置されている場合、形成されている氷格子の外側に面している水分子のヒドロキシル部分とよく適合します。 これは、AFP の非存在下での核形成部位での成長円錐の形成を模倣します。したがって、RiAFP の結合は、氷の基底面およびプリズム面での結晶の成長を阻害します。
RiAFP の予測構造
結合モチーフが保存された TxT リピートの「トリプレット」として現れるという事実、およびblastpクエリが有効な一致を返さなかったという観察から、一部の研究者は、RiAFP が新しいタイプの AFP である、つまり異なるタイプの AFP であると示唆しています。盛んに研究されているTmAFP ( T. molitor由来)、DcAFP ( D. canadensis由来)、およびCfAFP ( C. umiferana由来) に由来します。これらの観察に基づいて、昆虫の AFP の必要性は、魚の AFP の進化と同様に、昆虫の進化の分岐後に生じたと予測されています。したがって、さまざまな AFP が寒さ (環境) ストレスへの適応から並行して進化した可能性が最も高くなります。 結果として、TmAFP、DcAFP、またはCfAFPによる相同性モデリングは無駄であることが判明します。
二次構造モデリング アルゴリズムにより、内部リピートが十分な間隔で配置されており、β ストランド構成に向かう傾向があることが判明しました。保存されたリピートを含むらせん領域はありません。そしてすべてのターン領域はβストランド領域の末端に位置します。これらのデータは、RiAFP がよく折りたたまれたβ ヘリックスタンパク質であり、1 鎖あたり 13 アミノ酸 (1 つの TxTxTxT 結合モチーフを含む) からなる 6 つの β 鎖領域を有することを示唆しています。
一次結晶学的研究は、単位格子パラメータ a = b = 46.46、c = 193.21 Å の三方晶系空間群P3 1 21 (または P3 2 21)の RiAFP 結晶 (分解能 1.3 Å まで回折) について発表されています。
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参考文献
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