Eine konformationsstudie von Glucagon

Glucagon ist ein Polypeptid aus 29 Aminosäuren, das kristallisiert werden kann. Die optische rotatorische Dispersion in verdünnten neutralen, sauren und alkalischen Lösungen legt nahe, dass die Polypeptidkette weitgehend zufällig ist, jedoch etwa eine Drehung der α-Helix enthält, die in 6 M Guanidinhydrochlorid eliminiert wird. Anhand thermischer Differenzspektren, Kernmagnetresonanz und der Temperaturabhängigkeit der optischen rotatorischen Dispersion scheint es, dass Glucagon in Lösung keine definierte tertiäre Struktur aufweist, sondern als in einem Zustand von α-Helix ⇌ zufälligem Koilgleichgewicht zu betrachten ist, nahe dem Hochtemperaturende des Übergangsbereichs. Dass es keinen sterischen Einwand gegen die Bildung einer stark α-helikalen Konformation gibt, wird durch optische rotatorische Dispersionsmessungen in 2-Chlorethanol-Lösung demonstriert, in der das Protein weitgehend helikal wird. Eine grobe Berechnung zeigt, dass in wässriger Lösung bei pH 2 der Übergangspunkt bei etwa -40% liegt. Aus Änderungen im Protonen-Magnetresonanzspektrum, wenn Glucagon von einer wässrigen Umgebung in 6 M Guanidinhydrochlorid übertragen wird, wird abgeleitet, dass das kurze helikale Segment in der Kette im wässrigen Zustand die meisten langen aliphatischen Seitenketten enthält, und da die Sequenz bekannt ist, war es möglich, ein solches Segment eindeutig nahe dem C-terminalen Ende zu identifizieren. Beim Stehen in saurer Lösung steigt die Viskosität und es bildet sich ein birefringentes Gel. Sedimentationsstudien zeigen die Bildung großer Aggregate. Bei weiterem Stehen oder Erwärmen erscheint ein Niederschlag, der im Elektronenmikroskop das Aussehen von langen Fibrillen hat. Infrarotspektren des Gels, fester Filme und des niedergeschlagenen Materials zeigen, dass Glucagon in all diesen Zuständen in Form von antiparallelen β-Ketten vorliegt.