Percolation of hydration water as a control of protein dynamics

タンパク質ダイナミクスを制御する水和水のパーコレーション

中川 洋   ; 片岡 幹雄

Nakagawa, Hiroshi; Kataoka, Mikio

タンパク質は水和水なしには機能しない。タンパク質ダイナミクスに対する水和水効果を明らかにするために、非干渉性中性子散乱実験と分子動力学シミュレーションをスタフィロコッカルヌクレアーゼを用いて行った。タンパク質の動力学転移の水和率依存性は水和水のパーコレーション転移とよい相関があることがわかった。水和水ダイナミクスは同様に転移で揺らぎが増大した。水和水のパーコレーション転移は、タンパク質の機能発現に重要となるタンパク質の非調和運動を活性化するために本質的である。

Protein cannot work without hydration water. In order to clarify the effect of hydration water on protein dynamics, incoherent neutron scattering and MD simulation are performed for a protein, staphylococcal nuclease. We found that the hydration level dependence of the onset of protein dynamical transition is correlated with the percolation transition of hydration water. Hydration water dynamics change above the transition as well. The percolation of hydration water is essential to activate the anharmonic motions of a protein, which are responsible for protein function.