水、イオン、ヘモグロビン：アロステリーと重合への影響

水溶液で機能するタンパク質は、溶媒によって混乱することができます。ここでは、ヘモグロビン分子における2つのこのような相互作用に関する実験研究を提示します。（1）ヘモグロビンの酸素結合は、ClやCO2などのイオンのリンクされた結合を介して、スクロースなどの浸透剤の導入によって変化しますが、そうでない場合は変化します。これは、アロステリックエネルギー論における埋もれた表面の重要な役割を排除します。（2）鎌状赤血球（HBS）は、高濃度のリン酸緩衝液でより容易に重合します。このような重合は、二重核生成メカニズムの観点から初めてここで定量的に分析されます。溶解度の変化は、追加のパラメーター調整を必要とせずに、モノマーの添加速度と核生成速度の増加を説明することがわかっています。分析では、HBS核生成の分析的定式化が、組み立てられた分子間の隙間を占める水を含めるようにどのように適応するかを示します。このような「補正」は平衡プロセスに適用されていますが、以前は核生成プロセスには適用されていません。

Proteins that function in aqueous solution can be perturbed by the solvent. Here we present experimental studies on two such interactions in the hemoglobin molecule. (1) Hemoglobin's oxygen binding is altered by introduction of crowding species or osmoticants, such as sucrose, through the linked binding of ions such as Cl or CO2, but not otherwise. This rules out a significant role of buried surface in the allosteric energetics. (2) Sickle hemoglobin (HbS) polymerizes more readily in high concentrations of phosphate buffer. Such polymerization is analyzed quantitatively here for the first time in terms of the double nucleation mechanism. The changes in solubility are found to account for the increase in monomer addition rates and nucleation rates without requiring additional parameter adjustments. In the analysis, we also show how the analytical formulation of HbS nucleation may be adapted to include water that occupies the interstices between the assembled molecules. While such a "correction" has been applied to the equilibrium process, it has not previously been applied to the nucleation process.