本質的なトリプトファン蛍光から決定された微生物リパーゼの分子動力学

私たちは、水性緩衝液、亜鉛剤洗剤ミセル、イソプロパノール水混合物中のChromomobacterium（CVL）、Pseudomonas種（PSL）、およびRhizopus oryzae（ROL）からのリパーゼの固有のトリプトファン蛍光を研究しました。この研究の目的は、酵素活性とステレオセレビティティをかなりの程度に調節する条件下で、それぞれの酵素の生物物理学的特性に関する情報を取得することでした。それらの減衰関連の放出スペクトルによれば、CVLトリプトファンはタンパク質の疎水性内部に位置しています。対照的に、PSLおよびROLトリプトファンは、おそらくリパーゼのコアと表面に限定されます。トリプトファンの生涯分布から、CVLの立体構造は洗剤または有機溶媒（イソプロパノール）の影響を受けていないと結論付けることができます。したがって、CVLはこれらのシステムで酵素的に活性であり、イソプロパノールの存在下で最も活性があります。対照的に、ROLとPSLは、溶剤に応じて高い立体配座の移動度を示します。なぜなら、その寿命分布は洗剤またはイソプロパノールの存在下と非存在下では非常に異なるからです。時間分解異方性研究は、リパーゼが非常に高い内部分子柔軟性を示すという証拠を提供しました。リパーゼのこの独特の特徴は、おそらく異なる反応媒体で観察される活動と立体選択性の大きな違いの鍵です。さらに、異なる溶媒中のリパーゼの自己隔離に関する情報を得ることができます。CVLおよびROLではなくPSLは、水中に凝集します。リパーゼの凝集は、このタンパク質の疎水性表面ドメインを競う洗剤またはイソプロパノールの添加により逆転することができます。この解離は、洗剤またはイソプロパノールの存在下でのリパーゼ活性の増加に効率的に寄与する可能性があります。

We have studied the intrinsic tryptophan fluorescence of the lipases from Chromobacterium viscosum (CVL), Pseudomonas species (PSL), and Rhizopus oryzae (ROL) in aqueous buffer, zwitterionic detergent micelles, and isopropanol-water mixtures. It was the purpose of this study to obtain information about biophysical properties of the respective enzymes under conditions that modulate enzyme activities and stereoselectivities to a significant extent. According to their decay-associated emission spectra, CVL tryptophans are located in the hydrophobic interior of the protein. In contrast, the PSL and ROL tryptophans are probably confined to the core and the surface of the lipase. From the tryptophan lifetime distributions it can be concluded that the conformation of CVL is not much affected by detergent or organic solvent (isopropanol). Accordingly, CVL is enzymatically active in these systems and most active in the presence of isopropanol. In contrast, ROL and PSL show high conformational mobility, depending on the solvent, because their lifetime distributions are very different in the presence and absence of detergent or isopropanol. Time-resolved anisotropy studies provided evidence that the lipases exhibit very high internal molecular flexibility. This peculiar feature of lipases is perhaps the key to the great differences in activity and stereoselectivity observed in different reaction media. Furthermore, information about self-association of the lipases in different solvents could be obtained. PSL, but not CVL and ROL, forms aggregates in water. Lipase aggregation can be reversed by the addition of detergent or isopropanol, which competes for the hydrophobic surface domains of this protein. This dissociation could efficiently contribute to the increase in lipase activity in the presence of a detergent or isopropanol.