発達中の髪の中間フィラメントで観察される構造遷移におけるジスルフィド結合形成の役割

ヘアケラチンは、中間フィラメント（IF）がタンパク質マトリックスに埋め込まれている複合構造です。毛包の発達の初期段階では、酸化還元電位は、IFのシステイン残基が還元された形で維持されるようなものです。ただし、発達の後期段階では、酸化環境を生成するための酸化還元電位が変化し、分子滑りと放射状圧縮の両方を含む構造遷移を受ける場合。以前の研究では、分子パラメーターの変化は、人為的に誘導された架橋の部位の知識から推定され、これらのパラメーターの変化は、多くのシステイン残基の多くを再硫化物結合形成に適した位置に再編成したことが注目されました。ジスルフィド結合の形成に関与するエネルギーは、水素結合またはファンデルワールス相互作用のエネルギーよりもはるかに大きいため、構造遷移は、結合されたシステイン残基が密接に同等の軸方向位置で発生するという要件によって支配される可能性があります。この基準は、本研究で使用され、これまで可能だったよりも酸化繊維の分子パラメーターのより正確な値を得るために使用されました。毛のケラチンと表皮ケラチンのシーケンスの比較は、角質化中に表皮の場合に発生しない場合、トリコセイトで観察された滑りがトリコシテで観察されたことを示唆しています。

Hair keratin is a composite structure in which intermediate filaments (IF) are embedded in a protein matrix. During the early stages of development in the hair follicle the redox potential is such that the cysteine residues in the IF are maintained in a reduced form. However, at a late stage of development the redox potential changes to produce an oxidizing environment and the IF undergo a structural transition involving both molecular slippage and radial compaction. In our earlier study the changes in the molecular parameters were estimated from knowledge of the sites of artificially induced crosslinks, and it was noted that the changes in these parameters realigned many of the cysteine residues to positions more favorable to disulfide bond formation. As the energy involved in the formation of disulfide bonds is much greater than that of hydrogen bonds or van der Waals interactions the structural transition is likely to be dominated by the requirement that the bonded cysteine residues occur at closely equivalent axial positions. This criterion was used in the present study to obtain more precise values for the molecular parameters in the oxidized fiber than has hitherto been possible. A comparison of the sequences of hair keratins and epidermal keratins suggests that the slippage observed in trichocyte IF during keratinization does not occur in epidermal IF.