広い時間領域にわたる蛋白質ダイナミクスの測定

测量较宽时间范围内的蛋白质动态

• 批准号: 09878144
• 负责人: 片岡 幹雄
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09878144/
• 关键词: 蛋白質動力学; 中性子非弾性散乱; 基準振動解析; 光カー効果; 複雑化の緩和現象; 動力学の調和性と非調和性; チタン・サファイアレザー

理論計算により、蛋白質の機能発現における低エネルギーの協同的な振動モード及び非調和的な運動モードの重要性が指摘されてきている。こうした蛋白質の動力学的性質を実験的に調べることは困難であった。本研究では、中性子非弾性・準弾性散乱及び新しい光散乱測定技術による蛋白質の低エネルギー動力学の実験的研究の展開をめざした。黄色ブドウ球菌の核酸分解酵素を用いて、室温及び25Kの非弾性中性子散乱スペクトルを広いエネルギー範囲で観測した。蛋白質の非弾性散乱スペクトルとしては、これまで報告されている中で、最高精度のデータを得ることができた。得られたスペクトルを、基準振動解析の結果と比較した。定性的には両者の一致は良く、観測されたピークを帰属することが可能であった。しかし、ピーク位置のシフトが見られるなど一致は完全ではなく、特に強度の不一致が著しかった。この結果は、理論計算に用いられているポテンシャル関数に改善の余地のあることを指摘するものである。光を用いたダイナミクスの測定は試料に非接触でかつ測定される時間領域が広いことでさまざまな不規則系の測定に用いられてきたが、蛋白質については、低振動数領域でのダイナミクスの測定はきわめて困難でほとんどされていなかった。今回、チタン:サファイアレーザーの再生増幅器から得られる100fsの時間幅をもつ高繰り返しの光パスルを用いた光カー効果の測定により、初めてそのダイナミクスを観測することができた。用いた試料はコラーゲンを加水分解して得られるゼラチンの水溶液と単純蛋白質のアルブミンの水溶液で、蛋白質のネットワークに基づくと思われるps領域での遅い緩和過程が測定された。今後実験条件と測定できる時間領域を広げることで階層的な揺らぎに関して多くの情報が得られると期待される。

理论计算指出了低能协同振动模式和蛋白质功能表达中运动模式的重要性。很难实验研究这些蛋白质的动力学特性。这项研究旨在使用中子非弹性和准弹性散射以及新的光散射测量技术来开发针对蛋白质低能动力学的实验研究。使用金黄色葡萄球菌核酸化酶在室温下和25 K处的无弹性中子散射光谱在宽的能量范围内观察到。至于蛋白质的非弹性散射光谱，在先前报道的中获得了最高的精度数据。将所得光谱与参考振动分析的结果进行了比较。从定性上讲，两者匹配得很好，可以分配观察到的峰。但是，该协议并不完美，观察到峰位置的变化，尤其是强度特别明显。该结果指出，理论计算中使用的潜在功能有改善的余地。由于非接触样品和测量样品的宽时域，光动力学测量已用于测量各种不规则系统，但是对于蛋白质，它非常困难，很少进行。这次，可以使用高度重复的光学patul术测量光学KERR效应，并从钛耐糖激光再生放大器获得100 fs的时间宽度，从而首次观察动力学。所使用的样品是通过胶原蛋白和水性白蛋白水解获得的水性明胶，一种简单的蛋白质，以及PS区域中的缓慢弛豫过程，似乎基于蛋白质网络。可以预期，通过扩大未来可以衡量的实验条件和时间域，它将提供有关层次波动的大量信息。

项目成果

木下修一: "フェムト秒光カー効果と高分子解能光散乱法による低振動数モードの測定" 生産と技術. 49. 39-41 (1997)

Shuichi Kinoshita：“通过聚合物分辨光散射法测量飞秒克尔效应和低频模式”《生产与技术》49. 39-41 (1997)。

中村春木: "蛋白質のかたちと物性" 共立出版, 234 (1997)

Haruki Nakamura：“蛋白质形状和物理性质”Kyoritsu Shuppan，234（1997）

木下修一: "超短光パルスによる低振動数モードの測定" 日本結晶学会誌. 39. 179-187 (1997)

Shuichi Kinoshita：“使用超短光脉冲测量低频模式”日本晶体学会杂志 39. 179-187 (1997)。

A.V.Goupil-Lamy: "High-resolition vibrational spectroscopy of a globular protein:Inelasric neutron scattering and normal mode analysis oh staphylococcal nuclease" J.Amer.Chem.Soc.119. 9268-9272 (1997)

A.V.Goupil-Lamy：“球状蛋白的高分辨率振动光谱：葡萄球菌核酸酶的无弹性中子散射和简正模式分析”J.Amer.Chem.Soc.119。

有吉哲夫: "10フェムト秒チタンサファイアレーザーの製作と超高速緩和現象の測定" 分光研究. 46. 196-205 (1997)

Tetsuo Ariyoshi：“10飞秒钛蓝宝石激光器的制造和超快弛豫现象的测量”光谱研究46。196-205（1997）。