グリシンベタインはタンパク質安定剤であるのに対し、尿素がタンパク質の変性剤である理由を定量化する

折り畳まれたタンパク質とタンパク質複合体の安定性に対する尿素とグリシンベタイン（GB）の大きな反対の効果を説明するために、尿素とタンパク質官能基を表示する45のモデル化合物との優先的相互作用を定量化および解釈し、GBの以前の分析と比較します。この情報は、尿素をタンパク質プロセスで結合した折りたたみのプローブとして使用し、分子動力学の力場を調整するために必要です。水との相互作用と比較した尿素とモデル化合物の間の優先的相互作用は、浸透圧または溶解度によって決定され、ユニークな粗粒分析を使用して解剖され、尿素の各タイプのタンパク質表面との相互作用を定量化する相互作用電位を取得します（脂肪族、芳香族炭化水素（c）;バルク水と比較して、これらの表面の水分補給水中の尿素の蓄積または除外のための顕微鏡局所バルク係数k（p）が得られます。K（P）値は、尿素がアミドOで適度に蓄積し、脂肪族Cで弱く蓄積するのに対し、GBは両方から除外されることを明らかにしています。これらの結果は、タンパク質の安定性に対する尿素とグリシンベタインの逆の効果の熱力学的説明と分子の両方の説明、および水への水素結合に対するアミドNH-アミドOおよびアミドNH-アミドN水素結合の強度に関する控除を提供します。興味深いことに、尿素はGBのように、芳香族C表面に中程度に蓄積されます。タンパク質の折り畳みおよびその他のタンパク質プロセスの尿素m値は、これらの尿素相互作用電位またはk（p）値を使用して定量的に解釈および予測されます。

To explain the large, opposite effects of urea and glycine betaine (GB) on stability of folded proteins and protein complexes, we quantify and interpret preferential interactions of urea with 45 model compounds displaying protein functional groups and compare with a previous analysis of GB. This information is needed to use urea as a probe of coupled folding in protein processes and to tune molecular dynamics force fields. Preferential interactions between urea and model compounds relative to their interactions with water are determined by osmometry or solubility and dissected using a unique coarse-grained analysis to obtain interaction potentials quantifying the interaction of urea with each significant type of protein surface (aliphatic, aromatic hydrocarbon (C); polar and charged N and O). Microscopic local-bulk partition coefficients K(p) for the accumulation or exclusion of urea in the water of hydration of these surfaces relative to bulk water are obtained. K(p) values reveal that urea accumulates moderately at amide O and weakly at aliphatic C, whereas GB is excluded from both. These results provide both thermodynamic and molecular explanations for the opposite effects of urea and glycine betaine on protein stability, as well as deductions about strengths of amide NH--amide O and amide NH--amide N hydrogen bonds relative to hydrogen bonds to water. Interestingly, urea, like GB, is moderately accumulated at aromatic C surface. Urea m-values for protein folding and other protein processes are quantitatively interpreted and predicted using these urea interaction potentials or K(p) values.