タンパク質の安定同位体標識について

質問

タンパク質のＮＭＲによる構造解析において、炭素、窒素、水素を安定同位体で標識する手法があります。タンパク質のほとんどの原子を安定同位体標識することで、タンパク質の大きさが変化して、タンパク質自体の活性が非標識のタンパク質と比べて変化してしまうと思うのですが、こうした安定同位体による影響は考える必要はないのでしょうか？

回答No.1

ryumu

同位体標識によって、蛋白質自体の大きさはほとんど変わることはありません。

というのも分子の大きさは電子分布によるからです（同位体は電荷自体は変化しないので電子の広がりには影響を与えません）。

一般に同位体標識によって影響受けるのは、（スピンを覗いては）分子の運動状態です。
FTIRなどによる蛋白質の解析ではこの変化を利用する場合があります。

先ほども書きましたが同位体標識により荷電状態は変化はないので、活性の変化はむしろ効率の変化（反応速度の変化など）として現れるはずです。

しかし、この場合も特に影響を受けるのは原子の原子量がほぼ二倍になる1HからＤ（＝2H）への変化で、それ以外の核種では原子量の変化が小さい（12C ＝＞13C；1.08倍、14N ＝＞15N；1.07倍）のでほとんど影響がないと考えられます（・・・その差を区別できるほど厳密で再現性のある活性測定ができるかどうか？？）。

1HとDでは重さの違いだけでなく、その原子核自体の波動性も活性に影響することがあります（プロトンのトンネル効果など）。
これを考えると、重水素ラベルした試料で、活性測定をした方がいいような気がしますね。