ウシ血清アルブミンとイオン界面活性剤との相互作用について：温度誘導性ニトロキシドのEPR変化は、局所タンパク質のダイナミクスとプローブ溶媒のアクセシビリティを反映しています

ウシ血清アルブミン（BSA）とイオン界面活性剤ドデシル硫酸ナトリウム（SDS、アニオン性）、塩化セチルトリメチルアンモニウム（CTAC、カチオン性）およびN-ヘキサデシル-N、N-ジメチル-3-アンモニオ-1-プロパン硫酸（HPS、Zwitteric）タンパク質の単一の遊離チオール基に共有結合したスピンラベルの電子常磁性共鳴（EPR）分光法によって研究されました。EPRスペクトルシミュレーションにより、標識部位のタンパク質ダイナミクスを監視し、標準のギブス自由エネルギー、エンタルピー、エントロピーの変化を推定することができます。SDSとCTACは、すべての測定された濃度でタンパク質骨格のダイナミクスの同様の増加を示しましたが、HPSは1.5mmを超える濃度でより小さな効果を示しました。10mmの界面活性剤と0.15 mM BSAでは、標準的なギブス自由エネルギーの変化は、ネイティブタンパク質と比較してより拡大し、溶媒にさらされたタンパク質骨格の立体構造と一致していましたが、HPSの効果はあまりありませんでした。界面活性剤の存在下では、タンパク質からニトロキシド側鎖を解離するために必要なエネルギーに関連するエンタルピーの変化が大きく、水の活動が低いことを示唆しています。ニトロキシド側鎖は、界面活性剤の添加によって誘導される常磁性プローブの近くでより高い粘度環境を検出しました。結果は、界面活性剤濃度が高い場合の界面活性剤-BSA相互作用は、界面活性剤の親和性によって独自のミセルとミセル様凝集体に影響を受けることを示唆しています。補完的なDLSデータは、ニトロキシドプローブによって監視されている温度誘導変化が、CYS-34 BSA残基の単一チオールグループの近くの局所的な変化を反映することを示唆しています。

The interaction of bovine serum albumin (BSA) with the ionic surfactants sodium dodecylsulfate (SDS, anionic), cetyltrimethylammonium chloride (CTAC, cationic) and N-hexadecyl-N,N-dimethyl-3-ammonio-1-propanesulfonate (HPS, zwitterionic) was studied by electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy of spin label covalently bound to the single free thiol group of the protein. EPR spectra simulation allows to monitor the protein dynamics at the labeling site and to estimate the changes in standard Gibbs free energy, enthalpy and entropy for transferring the nitroxide side chain from the more motionally restricted to the less restricted component. Whereas SDS and CTAC showed similar increases in the dynamics of the protein backbone for all measured concentrations, HPS presented a smaller effect at concentrations above 1.5mM. At 10mM of surfactants and 0.15 mM BSA, the standard Gibbs free energy change was consistent with protein backbone conformations more expanded and exposed to the solvent as compared to the native protein, but with a less pronounced effect for HPS. In the presence of the surfactants, the enthalpy change, related to the energy required to dissociate the nitroxide side chain from the protein, was greater, suggesting a lower water activity. The nitroxide side chain also detected a higher viscosity environment in the vicinity of the paramagnetic probe induced by the addition of the surfactants. The results suggest that the surfactant-BSA interaction, at higher surfactant concentration, is affected by the affinities of the surfactant to its own micelles and micelle-like aggregates. Complementary DLS data suggests that the temperature induced changes monitored by the nitroxide probe reflects local changes in the vicinity of the single thiol group of Cys-34 BSA residue.