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ブラックウィドウグモ・ドラグリンシルクタンパク質CRP1とCRP4の構造的特性
Structural Characterization of Black Widow Spider Dragline Silk Proteins CRP1 and CRP4.
PMID: 32674428 DOI: 10.3390/molecules25143212.
抄録
クモドラグリンシルクは、優れた機械的特性を持つ生体材料であり、高張力と強靭性を持っています。クロヤドクモでは、少なくとも8種類のタンパク質がドラグリンシルクの構成成分として同定されています。これらのタンパク質は、主要な鎖骨スピドロインであるMaSp1、MaSp2、MaSp'と、CRP1、CRP2、CRP4などの低分子システインリッチタンパク質(CRP)ファミリーのメンバーを表しています。分子モデリングにより、CRPはシスチンスリップノットモチーフを含むと予測されているが、この主張を支持する実験的証拠はまだ報告されていない。CRP1とCRP4を細菌から組換え的に発現・精製し、異なる化学的・物理的条件下で円二色性(CD)を用いて二次構造を調べ、CRPの機能に関する科学的知見を深めることを目的とした。その結果、CRP1とCRP4の二次構造は類似しており、ランダムコイル構造が多く、βシート構造、αらせん構造、βターン構造が低いレベルで続いていることが遠紫外CD分光法によって明らかになった。CRPは熱的にもpH的にも安定であるが、ジスルフィド結合を破壊する試薬で処理すると構造に影響を与える。架橋型質量分析法（XL-MS）のデータは、CRP1の計算モデルをサポートしています。以上のことから、CRPの化学的および熱的安定性、架橋データ、還元剤に対する構造的感受性は、CRPがシスチンスリップノットタンパク質であるという仮説と実験的に一致している。
Spider dragline silk represents a biomaterial with outstanding mechanical properties, possessing high-tensile strength and toughness. In black widows at least eight different proteins have been identified as constituents of dragline silk. These represent major ampullate spidroins MaSp1, MaSp2, MaSp', and several low-molecular weight cysteine-rich protein (CRP) family members, including CRP1, CRP2, and CRP4. Molecular modeling predicts that CRPs contain a cystine slipknot motif, but experimental evidence to support this assertion remains to be reported. To advance scientific knowledge regarding CRP function, we recombinantly expressed and purified CRP1 and CRP4 from bacteria and investigated their secondary structure using circular dichroism (CD) under different chemical and physical conditions. We demonstrate by far-UV CD spectroscopy that these proteins contain similar secondary structure, having substantial amounts of random coil conformation, followed by lower levels of beta sheet, alpha helical and beta turn structures. CRPs are thermally and pH stable; however, treatment with reagents that disrupt disulfide bonds impact their structural conformations. Cross-linking mass spectrometry (XL-MS) data also support computational models of CRP1. Taken together, the chemical and thermal stability of CRPs, the cross-linking data, coupled with the structural sensitivity to reducing agents, are experimentally consistent with the supposition CRPs are cystine slipknot proteins.