第111回薬剤師国家試験　問114

抗原Xに結合する単クローン由来のヒト免疫グロブリン（IgG1）は、2本の重鎖（H鎖）と2本の軽鎖（L鎮）からなり、図1に示すように、2本の重鎮間と重鎖・軽鎮間に4つのジスルフィド結合を含み、分子量がほぼ同じ12個の構造単位で構成される。また、IgG1全体の分子量は約150kDaである。

このIgG1分子を界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウムの存在下で熱変性させ、ポリアクリルアミドゲル電気泳動を行い、タンパク質に結合する色素（クマシーブリリアントブルー）で染色した。ジスルフィド結合を還元する2-メルカプトエタノールを加えて熱変性を行った場合と、加えないで熱変性を行った場合では、図2に示すように、泳動結果に違いがあった。ただし、バンド2とバンド3に含まれる分子数の比は１:１であった。

以下の記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

2-メルカプトエタノールを加えて熱変性を行ったのは、実験2である。
バンド1から抽出したタンパク質は、電気泳動前のIgG1よりも強く抗原Xに結合することができる。
バンド2、バンド3の分子量は、それぞれ100 kDa、50 kDaと見積もられる。
バンド3のタンパク質は、熱変性によって切断された重鎖の断片である。
バンド2とバンド3のタンパク質は、いずれも抗原結合部位を含む。

解答・解説

解答
1、５

解説
IgGは、分子量約150 kDaのタンパク質であり、重鎖（H鎖）2本と軽鎖（L鎖）2本がジスルフィド結合（S-S結合）によって結合した構造を持つ。IgGに還元剤（2-メルカプトエタノール）を加えると、S-S結合が切断され、H鎖とL鎖に分離する。SDS-PAGEでは、タンパク質を変性させて分子量によって分離する。

１　正
還元剤（2-メルカプトエタノール）を加えると、IgGはS-S結合が切断され、H鎖とL鎖に分離する。電気泳動でバンドが2本に分かれている場合、還元剤によってH鎖とL鎖に分かれたことを示している。よって、2-メルカプトエタノールを加えて熱変性を行ったのは、実験2である。

２　誤
SDS-PAGEはSDSによってタンパク質を変性させているため、バンド1から抽出したタンパク質は立体構造が破壊されている。抗原抗体反応は立体構造に依存するため、バンド1から抽出したタンパク質の抗原結合能は低下していると考えられる。

３　誤
IgGの分子量は約150 kDaであり、IgGは分子量がほぼ同じ構造単位が12個集まった構造をしている。また、H鎖、L鎖はそれぞれ同じ分子量の鎖が2本ずつ存在する。
　設問の図より、H鎖は4個の構造単位で構成されており、また、L鎖は2個の構造単位で構成されている。よって、H鎖の分子量は150kDa/12×4＝50 kDa、L鎖の分子量は150kDa/12×2＝25 kDaとなる。
　還元剤（2-メルカプトエタノール）を加えるとS-S結合が切断され、H鎖とL鎖に分離する。そのため、電気泳動ではバンド2：H鎖（約50 kDa）、バンド3：L鎖（約25 kDa）に対応すると判断できる。