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論文

Dynamics of cardiomyopathy-causing mutant of troponin measured by neutron scattering

松尾 龍人; Natali, F.*; Plazanet, M.*; Zaccai, G.*; 藤原 悟

Journal of the Physical Society of Japan, 82(Suppl.A), p.SA020_1 - SA020_5, 2013/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.6(Physics, Multidisciplinary)

トロポニンと呼ばれる蛋白質は、心筋の収縮を細胞内カルシウム濃度依存的に調節する。また、トロポニン分子内に起こるさまざまな変異が、肥大型心筋症等の疾患に繋がることが知られている。変異によってトロポニン分子の機能に異常が起こり、疾患へと繋がる。蛋白質が機能するためには、それを構成する原子の熱揺らぎ(ダイナミクス)が必須であると考えられているため、変異によるトロポニンの機能変化がダイナミクスの違いに起因する可能性が考えられる。そこで、変異によるトロポニンのダイナミクス変化を検出するために、野生型及び変異型(K247R)ヒト心筋トロポニンの溶液試料を用いて中性子散乱実験を行った。実験はフランスILLのIN13分光器を用いて行い、280Kから292Kの温度範囲を3Kごとに変化させて弾性散乱強度を測定した。得られたデータから見かけのバネ定数(蛋白質の柔らかさの指標)を計算すると、0.077N/m(野生型), 0.046N/m(変異型)となった。この結果は、変異によりトロポニン分子全体の柔軟性が増大することを示している。分子全体が過度に柔軟になることで、トロポニンのカルシウムシグナル伝達機構が正常に機能しなくなると考えられる。

論文

Recent developments of instruments in a spallation neutron source at J-PARC and those prospects in the future

新井 正敏; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘; 中島 健次; 柴田 薫; 高橋 伸明; 鈴木 淳市*; 高田 慎一; 山田 武*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 82(Suppl.A), p.SA024_1 - SA024_14, 2013/01

 被引用回数:6 パーセンタイル:55.5(Physics, Multidisciplinary)

J-PARC中性子散乱施設(1MW, 25Hzの短パルス中性子源)での実験装置の開発について記述したものである。大強度の結合型減速材を利用し、パルス整形チョッパーの利用により、新たな概念をもとにして高分解能装置の開発を行った。また、イベント・レコーディングによるデータ集積系の開発により、多重入射エネルギー法の実現も行った。さらに、回折計の高度化についても述べている。

論文

Optimization of a Fermi chopper for an inelastic neutron spectrometer with focusing guide

池内 和彦*; 中村 充孝; 梶本 亮一; 新井 正敏

Journal of the Physical Society of Japan, 82(Suppl.A), p.SA038_1 - SA038_5, 2013/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:68.24(Physics, Multidisciplinary)

In order to evaluate an optimum condition of a Fermi chopper, especially for the multiple-incident-energy (multi-$$E_i$$) method, we demonstrated a numerical simulation by Monte Carlo method and analytical calculation. In a calculation using the actual optical design of the Fermi chopper spectrometer 4SEASONS installed at Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC), a peak width of a beam monochromated by the chopper becomes wider as the energy decreases. The energy dependence is found to be caused by the critical-reflection-angle of the neutron supermirror utilized for the ellipsoidal guide tubes. We argue that the energy dependence should be advantageous to realize the optimum condition for every monochromated beam in the multi-$$E_i$$ measurement by making it follow the energy dependence of the moderator pulse width.

口頭

Utilization of JRR-3 and JRR-3 users office

脇本 秀一; 原山 清香; 加倉井 和久; 川上 淳; 松林 政仁; 松江 秀明; 高橋 広幸; 内海 渉

no journal, , 

JRR-3 (Japan Research Reactor-3), located at the Tokai site of JAEA (only 800 m away from MLF/J-PARC), is a light-water moderated and cooled pool type reactor, with a heavy-water tank reflector section for neutron beam irradiation and extraction. In this presentation we review utilization of JRR-3 including various neutron beam experiments and neutron irradiation (production of silicon semiconductors and radioisotopes, tests of fuels and materials, etc.), and activity of JRR-3 Users Office launched in April 2010.

口頭

Neutron triple-axis spectrometers in the research reactor JRR-3

脇本 秀一; 金子 耕士; 久保田 正人; 長壁 豊隆; 下条 豊; 武田 全康; 山内 宏樹

no journal, , 

In the research reactor JRR-3, three triple-axis spectrometers, TAS-1, TAS-2 and LTAS, are installed and operated by JAEA. These are dedicated for measurements of structure factors in an arbitral momentum-energy space for various materials. Each instrument has an characteristics: TAS-1 equips polarized neutron option, TAS-2 is dedicated for extreme sample environments such as high field and pressure, LTAS has fine energy resolution by using cold neutrons. We will review current status and future upgrades of these instruments.

口頭

Polarized neutron triple-axis spectroscopy at JRR-3

加倉井 和久; 脇本 秀一; 金子 耕士; 武田 全康; 中村 充孝; 中島 健次; 西 正和*; 遠藤 康夫

no journal, , 

When the JRR-3 was refurbished during the years from 1985 to 1990, three thermal neutron triple-axis instruments in the reactor hall, TAS-1, PONTA and TOPAN constructed by JAERI, ISSP and Tohoku University, respectively, each had foreseen to have a polarized neutron option and hence had a choice of the polarizing monochromator and the guide field installed in the biological shielding from the very beginning. This foresight together with the increased neutron flux of the refurbished JRR-3 and the collaboration with Institut Laue Langevin in growing and preparing high-efficiency Heusler monochromator crystals made it possible that the polarized neutron inelastic scattering investigations have been becoming more and more common place in Japan. In this presentation the development and the present status of polarized neutron inelastic scattering investigations on triple-axis spectrometers at JRR-3 Neutron Science Facility will be reported.

口頭

Performance evaluation of a new Fermi chopper with a supermirror-coated slitpackage

中村 充孝; 神原 理; Krist, T.*; 篠原 武尚; 池内 和彦*; 新井 正敏; 梶本 亮一*; 中島 健次; 田中 浩道; 鈴木 淳市*; et al.

no journal, , 

非弾性中性子散乱実験の測定効率向上を目指して、中性子スーパーミラー貼付スリットパッケージを有する新型フェルミチョッパー(MAGICチョッパー)の開発を進めてきた。MAGICチョッパー試作品を使った実験により、複数の異なるすべての入射エネルギーに対して、実験条件が最適化されうることを実証したので、報告する。

口頭

RRM based techniques at inelastic instruments at MLF; Lessons learned during commissioning & experiments

中島 健次

no journal, , 

近年、中性子非弾性,準弾性散乱におけるRepitition Rate Multiplicatio (RRM)技術を用いた測定は、世界の主要なパルス中性子源施設, J-PARC, SNS、そして、ISISでも広く使われている。RRM技術は、測定効率を上げたり、結合型減速材のピーク強度をパルス整形で利用する際のバンドのロスを回復することなどで多くの利益がある。今回の発表では、このRRMをもとにしたJ-PARCでの数々の測定技術の実際を利点と問題点を示しながら議論する。

口頭

Relationship between the water dynamics and the internal dynamics of actin studied by quasi-elastic neutron scattering

藤原 悟; Plazanet, M.*; 小田 俊郎*

no journal, , 

Thermal fluctuations, or dynamics, of the protein are indispensable for the structural changes that make the protein function. Since the proteins sit in an aqueous environment, ultimate understanding of the protein functions requires understanding of the dynamics of the proteins including the hydration water. We have been investigating the dynamics of the protein, actin. Here we employed quasi-elastic neutron scattering (QENS) to characterize the dynamics of the hydration water around actin under various structural states. The QENS spectra of actin in D$$_{2}$$O and H$$_{2}$$O were measured with the instrument IN5 in the Institut Laue-Langevin, Grenoble, France. The spectra of the hydration water were extracted from the obtained spectra. Analysis of these spectra provided the parameters characterizing the hydration water dynamics such as the diffusion coefficients and the residence times. Comparison with the internal dynamics of actin showed that the hydration water dynamics and the internal dynamics are indeed correlated. Possible dependence of the hydration water dynamics of salt concentration is also suggested.

口頭

Internal dynamics of protein during amyloid fibril formation observed by neutron scattering

藤原 悟; 山田 武*; 松尾 龍人; 高橋 伸明; 蒲沢 和也*; 川北 至信; 柴田 薫*

no journal, , 

Amyloid fibrils, filamentous protein aggregates that are found as deposits in patients with various diseases, are related to pathogenesis of these diseases. Elucidation of the mechanism of the amyloid fibril formation is thus important for elucidation of the mechanism of pathogenesis. Since partial unfolding of a normal protein is likely to trigger the formation of the fibrils, characterization of "dynamics" of the protein should be important. Here we employ elastic incoherent neutron scattering (EINS) to characterize the dynamics of the protein during the amyloid fibril formation. We select hen egg-white lysozyme (HEWL) as a model system of the amyloid fibril formation. The EINS measurements on the solution samples of HEWL under the normal state and the amyloid-fibril states were performed with a high energy resolution near-backscattering spectrometer, DNA, installed at the materials and life science experimental facility at J-PARC, Tokai, Ibaraki, Japan. Differences in the dynamics were observed between HEWL under the normal states and the fibril state. The results of the detailed analysis is presented.

口頭

Mode distribution analysis; A New method for model-free analysis on quasi-elastic neutron scattering

菊地 龍弥; 中島 健次; 河村 聖子; 稲村 泰弘; 山室 修*; 古府 麻衣子*; 川北 至信; 鈴谷 賢太郎; 中村 充孝; 新井 正敏

no journal, , 

一般に中性子準弾性散乱の解析では、その緩和についての物理モデルが必要であり、その解析結果はモデル依存したものになってしまう。われわれは中性子準弾性散乱のモデルフリーな解析法として、緩和モード分布解析法を提案し開発を行ってきた。この解析法では、指数関数的緩和を基本単位とし、あらゆる緩和はその基本緩和の線形結合で表すことができるとする。この解析により計算される$$B$$($$Q$$,$$Gamma$$)は、新しい概念の関数で緩和時間(Lorentz関数の半値半幅)の強度分布を表す。この関数をわれわれは緩和モード分布関数と呼んでいる。この$$B$$($$Q$$,$$Gamma$$)からは、緩和の数・緩和時間、不均一性などを直接計算することが可能である。われわれの解析法は、この$$B$$($$Q$$,$$Gamma$$)を計算することが直接の目的になる。今回の発表では、この解析法の最初の適用例として室温の水の結果も報告する。準弾性散乱の測定には、J-PARCのAMATERAS分光器を用いた。解析の結果から、いままで報告のされていない水分子の運動を発見している。

口頭

Development status of software Utsusemi for chopper spectrometers at MLF, J-PARC

稲村 泰弘; 中谷 健; 梶本 亮一*; 鈴木 次郎*; 大友 季哉*

no journal, , 

J-PARC, MLFにおけるチョッパー型中性子非弾性散乱分光器にて使用されるソフトウェア「空蝉」について報告する。このソフトウェアはおもに装置制御や解析に使用され、既にMLFの四季、アマテラスといったチョッパー型分光器にてユーザーに供されている。さらに高強度の中性子源の利点を生かすために、特に三次元スピンシステムの試験測定を行った。これは広い運動量空間をスキャンするために単結晶試料に対する入射ビームの方向を次々変化させて測定したデータを統合し解析する必要がある。これらの測定から解析へ至るプロセスを実行するソフトウェアを開発し、この実験遂行を可能とした。ソフトウェア自体は既にユーザーに提供されている。一方、イベント型データ取得システムを採用しており、既にMulti-Eiなどでその利用が行われているが、さらに装置状態や、試料環境もイベント化することができるようになり、それらを組合せたイベントのフィルタリングを行うための開発も進めている。

口頭

Dynamic structure factor for random block copolymer investigated by neutron spin echo technique

遠藤 仁; 高野 敦志*

no journal, , 

中性子準弾性散乱法の一種である中性子スピンエコー法を用い、重水素化及び軽水素モノマーとをランダムに共重合させたランダムコポリマーの動的構造因子の測定を行った。また、理論的に導かれる動的構造因子を計算し、実験結果と定量的な比較を行い、通常のポリマーとランダムコポリマーとの差を検証した。その結果、理論的に予言されたランダムコポリマーと通常ポリマーの差を実験的に検証し、さらに空間的に微小な領域では理論自体の近似が破れていることが明らかとなった。

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