薬剤師国家試験 令和08年度 第111回 - 一般 理論問題 - 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鎖）からなり、図1に示すように、2本の重鎖間と重鎖・軽鎖間に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150 kDa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。

１　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　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。
３　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。
４　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。
５　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。

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解答　１、５

ドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミド電気泳動（SDS-PAGE）は、ポリアクリルアミドゲルを用いて、タンパク質を主に分子量（分子サイズ）の違いによって分離する方法である。分離の前処理として、還元剤である2-メルカプトエタノールおよび陰イオン性界面活性剤であるSDSをタンパク質に添加する。2-メルカプトエタノールにより、タンパク質中のジスルフィド結合を還元的に切断し、直鎖状ペプチドとする。また、SDSにより、直鎖状ペプチドの疎水部分にSDS分子が疎水性相互作用により結合し、直鎖状ペプチドは負に荷電する。前処理後、試料をポリアクリルアミドゲル中で泳動すると、負に帯電したタンパク質は陰極から陽極へ移動し、分子量の違いにより異なる位置にバンドが現れる。このとき、分子量の小さい成分ほど移動度は大きい。

１　正
実験2では、IgG1のバンドが2本発現している。よって、2-メルカプトエタノールによってIgG1中の4つのジスルフィド結合が切断され、分子量の異なる2種類の鎖（重鎖と軽鎖）に分かれたと考えられる。

２　誤
バンド1から抽出したタンパク質は、SDS存在下で熱変性を加えているため、タンパク質の立体構造が破壊され生理活性が減弱または失活していると考えられる。よって、バンド1から抽出したタンパク質の抗原Xへの結合は、電気泳動前のIgG1よりも弱いと考えられる。

３　誤
問題文より、IgG1全体の分子量は約150kDaであり、分子量がほぼ同じの12個の構造単位で構成されるとあることから、1個あたりの構造単位は約12.5kDaである。2-メルカプトエタノールによりジスルフィド結合を切断すると、構造単位4個の鎖（重鎖）と2個の鎖（軽鎖）に分かれる。よって、1本あたりの重鎖は約50kDa（12.5kDa×4個）、軽鎖は約25kDa（12.5kDa×2個）となる。分子量が小さいタンパク質ほど移動度が大きいため、バンド2が重鎖（約50kDa）、バンド3が軽鎖（約25kDa）由来であると考えられる。

４　誤
バンド3のタンパク質は、熱変性および2-メルカプトエタノールによって切断された軽鎖の断片である。（解説３参照）

５　正
抗体の重鎖と軽鎖にはいずれも抗原結合部位が含まれる。よって、バンド2（重鎖）とバンド3（軽鎖）のタンパク質は、いずれも抗原結合部位を含む。

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