Conformational dynamics of a multidomain protein by neutron scattering and computational analysis

中性子散乱と計算機解析によるマルチドメイン蛋白質の構造ダイナミクス

中川 洋   ; 齋尾 智英*; 長尾 道弘*; 井上 倫太郎*; 杉山 正明*; 味戸 聡志; 富永 大輝*; 川北 至信  

Nakagawa, Hiroshi; Saio, Tomohide*; Nagao, Michihiro*; Inoue, Rintaro*; Sugiyama, Masaaki*; Ajito, Satoshi; Tominaga, Taiki*; Kawakita, Yukinobu

マルチドメインタンパク質は、溶液中で様々な構造を持つことができる。他の分子との相互作用により、そのうちの1つの構造が安定化し、ドメインダイナミクスが変化することが知られている。マルチドメインタンパク質の溶液中での構造を解明するためには、小角散乱法を用いることができる。中性子スピンエコー法は、ナノ秒・ナノメートルスケールでのドメインダイナミクスを解析するための有望な技術であるが、まだ開発途上である。本研究では、非干渉性散乱を用いて中性子スピンエコー法のデータから拡散運動や流体力学的相互作用の寄与を定量的に除去し、マルチドメインタンパク質MurDの3つの機能状態のドメインダイナミクスの違いを明らかにした。3つの状態間の違いは、2つのドメインモードによって説明できた。

A multi-domain protein can have various conformations in solution. Interactions with other molecules result in the stabilization of one of the conformations and change in the domain dynamics. SAXS, a well-established experimental technique, can be employed to elucidate the conformation of a multi-domain protein in solution. NSE spectroscopy is a promising technique for recording the domain dynamics in nanosecond and nanometer scale. Despite the great efforts, there are still under development. Thus, we quantitatively removed the contribution of diffusion dynamics and hydrodynamic interactions from the NSE data via incoherent scattering, revealing the differences in the domain dynamics of the three functional states of a multi-domain protein, MurD. The differences among the three states can be explained by two domain modes.