The interactions of human apolipoprotein A-I (apo A-I) with dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) vesicles in the vesicular complex at low protein concentration and in the micellar complex at high protein concentration are compared. The C-terminal segment of this protein with relative molecular weight (Mr) of about 11,000 is protected from the trypsin treatment in the apo A-I-vesicle complexes. A segment within the sequence from Leu-189 to Arg-215 of apo A-I penetrates into the hydrophobic interior of the membrane according to the hydrophobic labeling experiment using 3-(trifluoromethyl)-3-(m-[$^{125}I$]iodophenyl)diazirine([125I]-TID). No appreciable stretch of apo A-I in the micellar complex is found to be protected from the tryptic digestion. This indicates that the apo A-I interactions with lipid bilayer in vesicular and micellar forms are different. The binding equilibrium of apo A-I with DPPC vesicles at low protein concentration, as revealed by hydrophobic labeling study of the bilayer-penetrating segment, is reached in about one hour, while the formation of micellar complexes at high protein concentration takes about 24 h at 42˚. The time-dependent labeling studies with photoreactive phosphatidylcholine (PC) at high apo A-I concentration suggest an initial interaction with head group region of the bilayer followed by the interaction with the tail ends of the acyl chain of the lipid. A possible mode of micellization process is discussed. Hydroxylamine treated apo A-I without the C-terminal region is also found to induce micellization of DPPC vesicles.
사람의 apolipoprotein A-I (apo A-I)과 dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) vesicle과의 상호관계에 대하여 연구하였다. Apo A-I은 DPPC vesicle과 낮은 protein 농도에서는 vesicular complex를 형성하며, 높은 protein 농도에서는 micellar complex를 형성한다. Vesicular complex 형성시 apo A-I은 분자량이 11,000정도인 C-말단 부근이 보호됨을 보였다. 소수성 표지실험을 [$^{125}I$]TID를 가지고 실험한 결과 Leu-189에서 Arg-215가 막의 소수성 내부로 파고들어감이 확인되었다. Electron spin label 결과 apoA-I은 7-doxyl group까지 영향을 미치고 있으며, 이때 DPPC vesicle의 fusion을 유도하였다. Apo A-I이 고농도로 존재할 때에는 discoidal complex를 형성하는데 이때는 trypsin에 의해서 보호되는 부분이 없었다. 이것은 vesicular와 micellar complex에서의 apo A-I과 lipid vesicle과의 상호작용이 다름을 나타낸다. 또한 apo A-I과 DPPC liposome의 binding 평형도 매우 다른데, vesicular complex에서는 1시간 안에 평형에 도달 하는데 micellar complex에서는 24시간이 걸렸다. 소수성 표지 실험시에도 apo A-I의 전부분이 micellar complex형성에 관여하는 것 같았다. 또한, 광반응 phosphatidylcholine (PC) 으로 시간에따라서 micellar complex형성 과정을 본 결과 초기에는 bilayer의 head group부근에만 존재하다가 시간이 지남에따라 lipid의 acyl chain의 끝 부근까지 영향을 미쳤다. Apo A-I이 micellar complex형성때는 apo A-I의 amphipathic α-helix가 매우 중요하게 보인다. Vesicular complex에서 trypsin에 의해 보호되는 C-말단 부근은 amphipathic α-helix를 가지고 있다. 이 C-말단 부근을 제거한 apoA-I은 DPPC liposome을 micelle화 시키는 양이 원상태의 apoA-I보다 작았다.
