合成宿主による水溶液中のN末端芳香族ペプチドの配列固有の認識と協調的二量体化

この記事では、合成宿主化合物であるCucurbit [8] Uril（Q8）による水溶液中のN末端芳香族ペプチドの選択的認識と非共有二量体化について説明します。Q8は、2人の芳香族ゲストを同時に結合し、メチルビオロゲンの存在下で、内部およびC末端配列異性体よりもN末端トリプトファンを認識することが知られています。ここでは、メチルヴィオロゲンの非存在下でのQ8の芳香族ペプチドへの結合は、等温滴定熱量測定（ITC）、（1）H NMR分光法、およびX線結晶学によって研究されました。研究されたペプチドは、シーケンスx-gly-gly、gly-x-gly、およびgly-gly-x（x = trp、phe、tyr、および彼）でした。Q8は、TRP-Gly-Gly（1）およびPhe-Gly-Gly（4）が高い親和性（4（9）-10（11）m（ - ）（2））で選択的にバインドおよび二量体になります。他の10個のペプチドの結合定数は、ITCによって測定するには小さすぎました。両方のペプチドが段階的に結合し、ペプチド4は正の協同性と結合しました。Q8.1およびQ8.4（2）の結晶構造は、Q8のカルボニル基によるQ8の空洞への疎水性芳香族側鎖と近位N末端アンモニウム基のキレート化の同時包含としての選択的認識の基礎を明らかにしています。ここで報告されたペプチド配列の選択性と積極的に協調的な二量体化は、私たちの知る限り、水溶液の合成宿主のために前例のないものです。Q8などの合成宿主による特定のペプチド認識と二量体化は、二量体を介した生化学プロセスの研究で、およびペプチドとタンパク質の分離において重要であるべきです。

This article describes the selective recognition and noncovalent dimerization of N-terminal aromatic peptides in aqueous solution by the synthetic host compound, cucurbit[8]uril (Q8). Q8 is known to bind two aromatic guests simultaneously and, in the presence of methyl viologen, to recognize N-terminal tryptophan over internal and C-terminal sequence isomers. Here, the binding of Q8 to aromatic peptides in the absence of methyl viologen was studied by isothermal titration calorimetry (ITC), (1)H NMR spectroscopy, and X-ray crystallography. The peptides studied were of sequence X-Gly-Gly, Gly-X-Gly, and Gly-Gly-X (X = Trp, Phe, Tyr, and His). Q8 selectively binds and dimerizes Trp-Gly-Gly (1) and Phe-Gly-Gly (4) with high affinity (ternary K = 10(9)-10(11) M(-)(2)); binding constants for the other 10 peptides were too small to be measured by ITC. Both peptides bound in a stepwise manner, and peptide 4 bound with positive cooperativity. Crystal structures of Q8.1 and Q8.4(2) reveal the basis for selective recognition as simultaneous inclusion of the hydrophobic aromatic side chain into the cavity of Q8 and chelation of the proximal N-terminal ammonium group by carbonyl groups of Q8. The peptide sequence selectivity and positively cooperative dimerization reported here are, to the best of our knowledge, unprecedented for synthetic hosts in aqueous solution. Specific peptide recognition and dimerization by synthetic hosts such as Q8 should be important in the study of dimer-mediated biochemical processes and for the separation of peptides and proteins.