Dynamics of proteins with different molecular structures under solution condition

井上 倫太郎*; 小田 隆*; 中川 洋; 富永 大輝*; 齋尾 智英*; 川北 至信; 清水 将裕*; 奥田 綾*; 守島 健*; 佐藤 信浩*; et al.

Scientific Reports (Internet), 10, p.21678_1 - 21678_10, 2020/12

https://doi.org/10.1038/s41598-020-78311-4

非干渉性中性子準弾性散乱(iQENS)は、タンパク質の内部ダイナミクスを調べるための魅力的な手法である。しかし、中性子ビームのフラックスが低いことや、iQENSプロファイルから内部ダイナミクスを抽出するための解析手法がないことが、生理的条件下(溶液中)での研究の障害となっていた。近年の中性子分光器の開発により、iQENSプロファイルから内部ダイナミクス,並進拡散,回転拡散を切り離すことが可能となった。本研究では、球状性蛋白質(GDP)と天然変性蛋白質(IDP)の溶液中での内部ダイナミクスを調べた。その結果、IDPの平均緩和時間はGDPよりも大きいことが分かった。IDPの内部ダイナミクスを詳細に解析した結果、IDPのmobileなH原子の割合はGDPよりもはるかに高いことが明らかになった。興味深いことに、mobileな水素原子の割合は、溶媒に曝された表面の水素原子の割合と密接に関連していることがわかった。iQENS研究では、タンパク質の分子構造に応じて、溶媒にさらされたアミノ酸残基が内部ダイナミクスを支配していることが示された。

Formative mechanism of inhomogeneous distribution of fractures, an example of the Toki Granite, Central Japan

笹尾 英嗣; 湯口 貴史*; 伊藤 康人*; 井上 貴至*; 石橋 正祐紀

Proceedings of 10th Asian Regional Conference of International Association for Engineering Geology and the Environment (IAEG ARS 2015) (USB Flash Drive), 6 Pages, 2015/09

高レベル放射性廃棄物の地層処分において、割れ目ネットワークの理解は物質移動特性を評価する上で重要な課題である。本報告では、土岐花崗岩を事例として、割れ目の不均一な分布の成因を検討した。土岐花崗岩では、浅部に低角度および高角度傾斜の割れ目の多い部分があるが、深部では割れ目の数は減少し、高角度傾斜割れ目が卓越する。また、高角度傾斜割れ目の密度分布は不均一である。熱年代学および古地磁気学的研究からは花崗岩形成初期には冷却速度が速く、地磁気方位がばらつくことが明らかになった。これらのことから、花崗岩は急速冷却期に不均一に歪が分布し、その結果として脆性領域に達した際に歪分布に基づいて、不均一に割れ目が形成されたと考えられる。このことから、割れ目ネットワークの理解には、花崗岩冷却過程の理解が必要である。

「新技術」応用開発テーマ

小泉 益通; 井上 清*; 金子 洋光; 岸本 洋一郎; 金盛 正至; 小島 久雄; 虎田 真一郎; 宍戸 利夫*

PNC TN842 83-05, 49 Pages, 1983/10

PNC-TN842-83-05.pdf:1.72MB

日本の産業技術には,今や世界をリードするものが数多くあり,その華々しい例として,工業用ロボットの普及台数,超LSI開発競争における目覚しい成果,あるいは日本車の海外での売れ方などが上げられる。二度の石油危機を通じ,無資源国日本としては加工貿易による立国しか生きる道はなく,それは即ち技術立国の道であることを国民が改めて認識したのである。かくして産業界の技術革新への熱中は激しくなり,ロボット,マイクロコンピュータ,新材料,遺伝子工業などの最先端技術の開発にしのぎが削られている。動燃事業団は,原子力という先端技術の開発に取り組む集団であるから,周囲の産業界に沸き起っている新技術開発の動きを良く見て,事業団の技術開発に役立つものはどしどし取り入れていくべきである。東海事業所核燃料サイクル検討委員会は,新技術検討ワーキング・グループを設け,いわゆる"新技術"とは,何かのサーベイを行ない,さらに我々の核燃料サイクル諸施設の開発に応用するとしたらどんなテーマが挙げられるかを検討してみた。ここで取り上げたテーマの中には,すでに予算化され実施されつつあるものがあるが,ほとんどは未着手である。事業団の使命は,炉および核燃料サイクルの先端技術を開発実証し,産業化への道を拓くことにある。したがって,どの技術においても,事業として経済的に成立する方向,大量処理が可能な方向を目指して行かねばならない。燃料サイクル技術は,放射性物質を扱う設備産業技術の性格を有しているから,"新技術"を応用することにより工程の簡素化,遠隔化,自動化などが計れ,その結果省力化,被曝低減化,低コスト化が期待できる。また装置類の寿命延長,保守補修に要する時間の短縮,発生廃棄物の減少あるいは効率的な核物質防護などにも応用が期待できる。今回の検討の中でもロボットの応用テーマが最も多く上げられていることでもわかる通り,ロボット技術を活用した遠隔保守,点検,監視作業などに現場のニーズが高い。コンピュータの応用などと合わせ,重点的に取り組むべき分野であろう。何か一つの新技術に飛びついたら,ただちに大きなブレークスルーにつながるということは幻想であろうが、世の中の新しい技術に目を光らせ,随所に取り入れていくことを心がけていく必要がある。

蛋白質の階層構造ダイナミクスの解明

中川 洋; 井上 倫太郎*; 小田 隆*; 矢木 真穂*; 齋尾 智英*; 苙口 友隆*; 長田 裕也*; 杉山 正明*; 佐藤 衛*; 川北 至信; et al.

no journal, , 

蛋白質は階層構造と階層的なダイナミクスを持つ。溶液中の蛋白質の構造ダイナミクスを解析する重要性は近年ますます高まっているが、生物機能に関わるナノメートルオーダーの階層構造、およびピコナノ秒の時間スケールでのダイナミクスの実験手法として中性子散乱が期待されている。本研究では、MLFの中性子準弾性散乱装置と中性子小角散乱装置を用いて、これら時空間スケールの構造ダイナミクスを解明することを目的として研究を行った。我が国の蛋白質科学を先導する新世代中性子構造生物学の確立を目指す。

マルチドメイン蛋白質の構造とダイナミクスの階層性の解析

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

no journal, , 

マルチドメインタンパク質の柔軟なコンフォメーションは、その生物学的機能を担っている。3つのドメインからなるタンパク質: MurD (47kDa)は、酵素反応において、ドメインのコンフォメーションをopen構造からsemi-closed構造,closed構造と順次変化させるが、各コンフォメーションにおけるドメインのダイナミクスは不明であった。本研究では、小角X線・中性子散乱法(SAXSおよびSANS),動的光散乱法(DLS),中性子背面散乱法(NBS),中性子スピンエコー法(NSE)、および分子動力学(MD)シミュレーションを組み合わせて、MurDの対応する3つの状態(アポおよびATP,阻害剤結合状態)におけるコンフォメーション・ダイナミクスを検証した。解析の結果、酵素反応に伴うドメインダイナミクスの変化は、各反応状態に特異的に結合するリガンドとの親和性や反応効率に関係すると考えられる。