塩橋の進化的安定性はタンパク質の安定性への貢献を示唆している

新たに設計された塩橋のタンパク質安定化への貢献は、今日でも依然として議論の的である。この問題を解決するために、我々は塩橋を空間分布と進化的特性という二つの側面から調査した。まず、塩橋における空間分布を分析し、塩橋形成の基本的要件を明らかにした。その後、進化的視点から、塩橋およびその隣接残基の進化的特性を調査した。結果は、進化的圧力下でも特定の配列ポジションにおいて、帯電残基が他の中性残基よりも頻繁に現れることを示しており、これが対応するアミノ酸領域の進化的安定性を向上させ、その結果、タンパク質の安定性への重要性を高める静電相互作用を形成できることを示している。これにより、我々は、タンパク質への貢献がより大きい新たに設計された塩橋は、塩橋の空間分布が適切であるだけでなく、対応するアミノ酸領域の進化的安定性をさらに高める必要があると推測した。分析に基づき、Geobacillus thermoglucosidans STB02由来の1,4-α-グルカン分岐酵素（EC 2.4.1.18, GBE）において、8つの変異が構築され、そのうち7つの変異がGBEの熱安定性を改善した。これら7つの変異の熱安定性の向上は、少なくとも1つのアミノ酸ポジションが保存的である残基位置に追加の塩橋が形成された結果であり、それがタンパク質への安定化寄与を改善した可能性がある。