Segmental motions of proteins under non-native states evaluated using quasielastic neutron scattering

準弾性中性子散乱測定を用いて評価した非ネイティブ状態でのタンパク質のセグメント運動

藤原 悟*; 松尾 龍人*; 杉本 泰伸*; 柴田 薫  

Fujiwara, Satoru*; Matsuo, Tatsuhito*; Sugimoto, Yasunobu*; Shibata, Kaoru

無秩序なポリペプチド鎖のダイナミクスの特性評価は、本質的に無秩序状態なタンパク質およびフォールディングプロセスに関連する非ネイティブ状態下のタンパク質の挙動を解明するために必要である。本研究では、小角X線散乱測定データと動的光散乱測定データと組み合わせて準弾性中性子散乱測定データから、タンパク質のセグメント運動と分子全体の拡散および局所側鎖運動を評価する方法を独自に開発した。そしてこの方法を、非フォールディング状態およびメルトグロビュール(MG)状態のタンパク質RNase Aに適用し、セグメント運動から生じる拡散係数を評価し、非フォールディング状態とMG状態で異なる値をとることを明らかにした。またこの方法で得られた値は、蛍光現象を用いた別の測定技術を使用して得られた値と一致していることも確認できた。これらの研究成果は、この方法の、さまざまな無秩序状態でのタンパク質の挙動を特徴付ける実行可能性だけでなく、有用性も示している。

Characterization of the dynamics of disordered polypeptide chains is required to elucidate the behavior of intrinsically disordered proteins and proteins under non-native states related to the folding process. Here we develop a method using quasielastic neutron scattering, combined with small-angle X-ray scattering and dynamic light scattering, to evaluate segmental motions of proteins as well as diffusion of the entire molecules and local side-chain motions. We apply this method to RNase A under the unfolded and molten-globule (MG) states. The diffusion coefficients arising from the segmental motions are evaluated and found to be different between the unfolded and MG states. The values obtained here are consistent with those obtained using the fluorescence-based techniques. These results demonstrate not only feasibility of this method but also usefulness to characterize the behavior of proteins under various disordered states.