シクロール仮説
シクロール仮説(シクロールかせつ、英: cyclol hypothesis)は、折り畳まれた球状タンパク質の初の構造モデルである。1930年代末にドロシー・リンチによって構築された本仮説は3つの仮定に基づいている。まずはじめに、本仮説は、2つのペプチド結合がシクロール反応(図1)によって架橋されうることを仮定する。これらの架橋はペプチド基間の「非共有結合性」水素結合の共有結合版である。これらの反応はエルゴペプチド類やその他の化合物において観察される。次に、ある条件下において、アミノ酸が自然に可能な最大の数のシクロール架橋を作り、シクロール分子(図2)およびシクロール生地(cyclol fabrics; 図3)が生じることを仮定する。これらのシクロール分子およびシクロール生地はこれまで観察されたことはない。最後に、本仮説は、球状タンパク質が自由端を持たないシクロール生地から形成されるプラトン立体および半正多面体に対応する三次構造を持つことを仮定する。こういった「閉シクロール」分子についても観察されたことはない。
その後のデータは、球状タンパク質の構造に対するこの最初の模型が修正される必要があることを実証したものの、シクロール反応それ自身や主として疎水性相互作用がタンパク質の折り畳みの原因であるという仮説といった、シクロール模型ののいくつかの要素は立証されている。シクロール仮説は多くの科学者を刺激し、タンパク質の構造および化学についての疑問の研究が行われ、DNA二重らせんやタンパク質の二次構造について仮説が立てられたより正確な模型の先駆者であった。シクロール模型の提唱と検証もまた、科学的方法の一部として機能する経験的反証可能性の優れた例証を与える。
最後に、タンパク質にはかなりの量(通常5%)のプロリンが含まれていることが知られていた。プロリンにはアミド水素がなく、その窒素はすでに3つの共有結合を形成しているため、プロリンはシクロール反応を起こすことができず、シクロール基を持つ生地にも取り込まれないように見える。シクロール模型に対する化学的・構造的証拠は、ポーリングとニーマンによって百科事典的にまとめられている。さらに、すべてのタンパク質は288個のアミノ酸残基の整数倍を含んでいるという結果は、1939年に同様に正しくないことが示された。
リンチは、シクロール模型に対する立体衝突、自由エネルギー、化学的側面、残基数などの批判に対して、答えた。立体衝突については、結合角と結合長を少し変形させれば、立体衝突を和らげるか、少なくとも合理的な水準まで減らすことができると述べている。例えば、ヘキサメチルベンゼンのメチル基間の距離が2.93 Åであるように、1つの分子内の非結合基間の距離がファンデルワールス半径から予想されるよりも短くなることがあると述べた。シクロール反応の自由エネルギー罰について、リンチはポーリングの計算に同意せず、分子内エネルギーについてはほとんど知られていないため、それだけでシクロール模型を否定することはできないと述べた。