Correlated quantum beam analyzes to explore the structure and dynamics of biomacromolecules

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19KK0071
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 14:Plasma science and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Inoue Rintaro 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (80563840)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉山 正明 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (10253395) ; 守島 健 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (40812087) ; 奥田 綾 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (80825646)
• Project Period (FY): 2019-10-07 – 2024-03-31
• Keywords: 中性子散乱 / 重水素化

Outline of Final Research Achievements

We collaborated with the scientists, who are in charge of the Small-Angle Neutron Scattering Spectrometer (SANS) D22 at the Institut Laue-Langevin, France to analyze the structure and dynamics of biomacromolecules in solution state. To be more specific, we have performed the structural analysis of protein complexes, including those with extremely high mobility, observation of protein complex dynamics by simultaneous SANS and small-angle X-ray scattering (SAXS) measurements, and SANS measurements on segment deuterated multidomain proteins (MDPs) for selective analyzes for specific (or functionally-relevant) domains in MDP. The above studies have yielded more research results than originally planned and have further stimulated future international collaborations among young researchers.

Free Research Field

生物物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今回の研究により今で計測が困難であった特に運動性が高い生体高分子の溶液中の構造解析手法を確立することが可能となった。本手法は他の運動性が極めて高く且つ生物学的な機能とより密接に関係する生体高分子の溶液構造及びダイナミクス解析を可能にし、最終的にそれらの機能発現の機構解明に貢献可能と言える。また、生体高分子の動きを加味した構造解析の情報は、現在主流な構造予測となっているAlphafoldなどからは未だ得ることができない。そのため、これらの情報は今後のより薬効の高い薬剤開発にも貢献可能であると強く期待できる。