Dynamical heterogeneity of protein dynamics studied by elastic incoherent neutron scattering and molecular simulations

中性子非干渉性弾性散乱と分子シミュレーションによるタンパク質ダイナミクスの動的不均一性の研究

中川 洋   ; 徳久 淳師*; 上久保 裕生*; 城地 保昌*; 北尾 彰朗*; 片岡 幹雄*

Nakagawa, Hiroshi; Tokuhisa, Atsushi*; Kamikubo, Hironari*; Jochi, Yasumasa*; Kitao, Akio*; Kataoka, Mikio*

中性子非干渉性弾性散乱と分子シミュレーションによって球状タンパク質の動的不均一性を調べた。中性子非干渉性弾性散乱のq依存性はガウス近似からのずれ、非ガウス性を示した。非調和性も非ガウス性に寄与するが、われわれは動的不均一性によって実際の散乱プロファイルの非ガウス性を説明することができた。分子シミュレーションにより、1meV程度の低いエネルギー分解能では非ガウス性はおもに動的不均一性に由来することを確認した。一方、非調和性の非ガウス性に対する寄与は10eV程度の高エネルギー分解能では無視できないが、それでも動的不均一性は非ガウス性の主な原因であった。

The dynamical heterogeneity of a globular soluble protein was studied by elastic incoherent neutron scattering and molecular simulations. The q-dependence of the elastic incoherent neutron scattering shows a non-Gaussianity, a deviation from Gaussian approximation. We determined that the dynamical heterogeneity explains the non-Gaussianity, although the anharmonicity is also plausible origin. Molecular dynamics simulations confirmed that the non-Gaussianity is mainly due to the dynamical heterogeneity at a lower energy resolution, =1meV. On the other hand, the contribution from the anharmonicities to the non-Gaussianity became substantial at a higher resolution, =10eV. Regardless, the dynamical heterogeneity is the dominant factor for the non-Gaussianity.