疎水性相互作用（HI）は、溶液または極性溶媒中に浸漬し、無極性化合物間の凝集力を維持する力です。水素結合、イオン相互作用、ファンデルワールス力などの他の非共有相互作用とは異なり、疎水性相互作用は溶質の固有の特性ではなく、溶媒に依存します。
これらの相互作用の非常に実例となる例は、水と油を混合するときに発生する相分離です。この場合、油分子はそれらの周りの水分子の配置の結果として互いに「相互作用」します。
水中脂肪エマルジョン（Catrin Sohrabi、Wikimedia Commonsから）
これらの相互作用の概念は、1940年代以前から存在しています。ただし、「疎水性結合」という用語は、1959年にカウズマンによって造られました。その間、彼は特定のタンパク質の3次元構造を安定化させるための最も重要な要素を研究していました。
HIは、生体システムで発生する最も重要な非特異的相互作用の1つです。それらはまた、私たちが今日知っているさまざまなエンジニアリングアプリケーションや化学および製薬業界でも重要な役割を果たしています。
疎水性相互作用とは何ですか？
IHの物理的な原因は、非極性物質が溶液中の水分子と水素結合を形成できないことに基づいています。
それらは溶質分子間の親和性ではなく、むしろ水分子が水素結合を介して独自の相互作用を維持する傾向に関連しているため、「非特異的相互作用」として知られています。
水と接触すると、非極性または疎水性の分子は自然に凝集する傾向があり、水との接触の表面積を減らすことによって最高の安定性を実現します。
この効果は強い引力と間違われる可能性がありますが、それは溶媒に対する物質の非極性特性の結果にすぎません。
熱力学的観点から説明すると、これらの自発的な関連は、自由エネルギー（ΔG）の変動が最も少ないエネルギー的に好ましい状態を求めて発生します。
∆ G = ∆ H-T∆ Sを考慮に入れると、最もエネルギー的に好ましい状態は、エントロピー（∆ S）が大きい、つまり接触によって回転および並進の自由度が低下する水分子が少ない状態になります無極性溶質で。
無極性分子が互いに結合し、水分子によって結合されている場合、これらの分子が別々であり、それぞれが水分子の異なる「ケージ」に囲まれている場合よりも好ましい状態が得られます。
生物学的重要性
HIはさまざまな生化学プロセスで発生するため、関連性が非常に高くなります。
これらのプロセスには、タンパク質の構造変化、酵素への基質の結合、酵素複合体のサブユニットの結合、生体膜の凝集と形成、水溶液中のタンパク質の安定化などが含まれます。
定量的に言えば、さまざまな著者が、多数のタンパク質の構造の安定性におけるHIの重要性を決定する作業を引き受けており、これらの相互作用が50％以上寄与していると結論付けています。
多くの膜タンパク質（統合型および末梢型）は、HIのおかげで、脂質二重層に関連付けられています。HIの構造では、これらのタンパク質は疎水性ドメインを持っています。さらに、多くの可溶性タンパク質の三次構造の安定性は、HIに依存しています。
細胞生物学の研究におけるいくつかの技術は、いくつかのイオン性洗剤がミセルを形成するために所有する特性を利用します。
ミセルは、脂溶性薬物の送達を含む製薬研究でも使用されており、それらの形成は、人体での複雑なビタミンや脂質の吸収にも不可欠です。
疎水性相互作用の例
メンブレン
HIの優れた例は、細胞膜の形成です。このような構造は、リン脂質二重層で構成されています。その組織は、周囲の水性媒体への「反発」で無極性の尾の間に発生するHIによるものです。
タンパク質
HIは、球状タンパク質の折りたたみに大きな影響を与えます。その生物学的活性型は、特定の空間構成の確立後に取得され、構造内の特定のアミノ酸残基の存在によって制御されます。
- アポミオグロビンの事例
アポミオグロビン（ヘムグループを欠くミオグロビン）は、ポリペプチド鎖の無極性残基間の折りたたみプロセスとIHの重要性を研究するためのモデルとして機能している小さなアルファらせんタンパク質です。
Dyson et al。が実施した研究では、アポミオグロビンの変異配列が使用された2006年に、アポミオグロビンの折りたたみイベントの開始は、主にアルファヘリックスの非極性基を持つアミノ酸間のHIに依存することが示されました。
したがって、アミノ酸配列に導入された小さな変化は、三次構造の重要な修飾を意味し、形成が不十分で不活性なタンパク質を生じさせます。
洗剤
HIのもう1つの明確な例は、私たちが毎日家庭用に使用している市販の洗剤の作用機序です。
洗剤は両親媒性分子です（極性領域と無極性領域があります）。水分子と水素結合を形成し、脂肪中の脂質と疎水性相互作用を持つため、脂肪を「乳化」することができます。
水溶液中の脂肪と接触すると、界面活性剤分子は、無極性の尾が互いに向き合って脂質分子を取り囲み、極性領域がミセルの表面に向かって露出するように互いに結合します。水と接触する。
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