Protein dynamics studies by neutron incoherent scattering

中性子非干渉性散乱によるダイナミクスの研究

片岡 幹雄; 中川 洋   

Kataoka, Mikio; Nakagawa, Hiroshi

タンパク質は室温の水溶液環境下で熱揺らぎにさらされながら機能する。タンパク質ダイナミクスの熱揺らぎは機能に関連する。中性子非弾性散乱は、時間空間軸からタンパク質のダイナミクスを観測することができる。生体物質からの中性子シグナルは弱く、これまでに生物研究への中性子非弾性散乱の利用は限られてきた。しかし、J-PARCなど新たな中性子源の建設により状況が変わりつつある。ここでは、中性子非弾性散乱による広い時間空間領域での、タンパク質ダイナミクスの研究を紹介する。タンパク質のボソンピークや動力学転移は他のソフトマター物質に共通して観測されるため、これら現象の研究は、ソフトマター研究に寄与する。生物物理学の分野でも、タンパク質の動的特性は生理機能発現の理解に重要である。

Protein works in an aqueous environment at ambient temperature, indicating that protein cannot escape from thermal fluctuations. Protein conformation is fluctuating thermally. The protein dynamics is related to the biological function. Inelastic neutron scattering is unique method that gives information about the protein dynamics in time and space axis. However, the application of neutron to biology is quite limited so far because the signal from biological samples is weak and the incident neutron flux is not necessarily sufficient. But this situation has been improving by constructing the new neutron sources, such as J-PARC and SNS. In this chapter the neutron scattering study of protein dynamics in the wide time and space range will be reviewed. The most observable phenomena such as a protein Boson peak and dynamical transition are also observed in the other soft matter materials. These studies should contribute to the soft matter physics. In the field of biophysics, these dynamical properties are important to understand the biological function of the proteins.