イオン性液タンパク質相互作用におけるイミダゾリウムカチオンのエピトープマッピングは、タンパク質の不安定化に向けた疎水性と静電剤のバランスを明らかにします

イミダゾリウムベースのイオン液体（IL）のヒト血清アルブミン（HSA）との相互作用を調査して、タンパク質の安定性に向けた陽イオン相互作用のレベルを識別しました。STD-NMR分光法を使用して、直接結合に関与するイミダゾリウムILプロトンを観察し、微分スキャン熱量測定（DSC）によってアクセスされるTMの変化に関与する相互作用を特定しました。陽イオンは、アニオンよりも少ないが、それでも依然としてタンパク質の安定性に影響します。イミダゾリウムベースのILS（より疎水性）の長いアルキル側鎖は、ショートアルキル基（疎水性が少ない）よりもHSAに対する不安定化効果が高いことがわかっています。そのような不安定化の理由は、タンパク質との陽イオンの表面接触領域の増加、特にアルキル鎖の末端によって促進される疎水性接触にあります。疎水性接触の関連性は、アルキル鎖に極性部分を導入することによって明確に実証されています：メトキシまたはアルコール群。このような構造的修飾は、HSAとの疎水性接触の程度を減らし、より長いアルキル側鎖グループと比較した場合、タンパク質の不安定化の程度が低いことを説明する[C2MIM]（+）。[c2mim]（+）、[c4mim]（+）、[c2ohmim]（+）を使用した競合STD-NMR実験も、疎水性相互作用の重要性を検証します。陽イオンと陰イオンの相互作用の結合効果を（35）CL NMRを使用して調査しました。このような実験は、陽イオンの性質が陰イオンタンパク質の接触に影響を及ぼさないことを示していますが、それでも陰イオンの性質は陽イオン間相互作用を調節します。ここでは、さまざまなレベルの相互作用の直接的な結果として、より不安定な陰イオンが陽イオンからの部分的な寄与の結果である可能性が高いことを提案します。

We investigated imidazolium-based ionic liquid (IL) interactions with human serum albumin (HSA) to discern the level of cation interactions towards protein stability. STD-NMR spectroscopy was used to observe the imidazolium IL protons involved in direct binding and to identify the interactions responsible for changes in Tm as accessed by differential scanning calorimetry (DSC). Cations influence protein stability less than anions but still significantly. It was found that longer alkyl side chains of imidazolium-based ILs (more hydrophobic) are associated with a higher destabilisation effect on HSA than short-alkyl groups (less hydrophobic). The reason for such destabilisation lies on the increased surface contact area of the cation with the protein, particularly on the hydrophobic contacts promoted by the terminus of the alkyl chain. The relevance of the hydrophobic contacts is clearly demonstrated by the introduction of a polar moiety in the alkyl chain: a methoxy or alcohol group. Such structural modification reduces the degree of hydrophobic contacts with HSA explaining the lesser extent of protein destabilisation when compared to longer alkyl side chain groups: above [C2mim](+). Competition STD-NMR experiments using [C2mim](+), [C4mim](+) and [C2OHmim](+) also validate the importance of the hydrophobic interactions. The combined effect of cation and anion interactions was explored using (35)Cl NMR. Such experiments show that the nature of the cation has no influence on the anion-protein contacts, still the nature of the anion modulates the cation-protein interaction. Herein we propose that more destabilising anions are likely to be a result of a partial contribution from the cation as a direct consequence of the different levels of interaction (cation-anion pair and cation-protein).