단백질과 수화수의 피코초-나노초 역학을 연구하기 위한 고분해능 중성자 분광법

중성자 후방 산란은 방사선 손상 없이 단백질과 수화수의 글로벌 확산 및 내부 역학을 측정합니다. 중성자 분광법은 분자 수준에서 공간 및 시간 상관 관계에 동시에 액세스합니다. 연질 물질 및 생물학적 물질에서 이러한 장거리 장애 시스템에 대한 지역 질서에 대한 간접적 인 정보를 얻는 것이 특히 흥미 롭습니다.

따라서 중성자 후방 산란은 생물학, 화학 또는 물질적 의미에서 역학을 연구하는 데 사용할 수 있습니다. 또 다른 강력한 분야는 에너지이며, 예를 들어 배터리 및 연료 전지에 대한 연구가 있습니다. 중성자 후방 산란은 알츠하이머 및 파킨슨 병과 같은 신경 퇴행성 질환과 관련된 단백질의 분자 역학을 연구하는 데 성공적으로 사용되었습니다.

얻은 결과는 이러한 병리의 분자적 특징을 더 잘 이해하는 데 도움이 되며 더 나은 진단을 개발할 수 있는 길을 열 수 있습니다. 샘플 홀더를 준비하려면 먼저 평평한 알루미늄 샘플 홀더와 인듐 와이어 씰 및 나사를 물로 철저히 세척한 다음 에탄올로 세척한 다음 건조시킵니다. 바닥, 뚜껑 및 인듐 와이어를 포함한 샘플 홀더의 다른 부분을 정밀 저울에서 개별적으로 칭량합니다.

1밀리미터 인듐 와이어 씰을 샘플 홀더 하단 부분의 홈에 넣고 두 끝이 결합되는 부분에 작은 겹침을 남깁니다. 약 100mg의 동결건조된 단백질을 첨가하여 시료 홀더 하단 부분의 내부 표면을 채웁니다. 다음으로, 오산화인 분말이 들어 있는 페트리 접시가 있는 데시케이터에 샘플 홀더를 24시간 동안 넣어 단백질 분말을 완전히 건조시킵니다.

인듐 시일 및 건조된 분말을 함유하는 샘플 홀더의 건조된 바닥 부분을 칭량하여 건조된 샘플의 질량을 얻는다. 데시케이터에서 오산화인을 제거하고 분말을 수화하기 위해 내부에 산화중수소와 샘플이 포함된 페트리 접시를 넣습니다. 완전한 수소에서 중수소로의 교환을 위해 건조 및 수화를 세 번 반복합니다.

분말 질량을 정기적으로 측정하여 수화 수준을 확인하고 수화가 원하는 수준보다 약간 높으면 질량이 천천히 감소할 때까지 기다립니다. 원하는 수분이 확보되면 신속하게 뚜껑을 하단 부분에 놓고 4개의 나사로 샘플 홀더를 먼저 닫아 증기 교환을 중지합니다. 바닥 부분과 뚜껑 사이에 틈이 보이지 않을 때까지 나머지 나사를 모두 놓고 조입니다.

밀봉된 샘플 홀더의 무게를 측정하여 중성자 실험 후 누출로 인한 잠재적인 수화 손실이 있는지 확인합니다. 액체 상태 샘플을 준비하려면 단백질을 중수소화 완충액에 용해시킵니다. 물을 사용하여 샘플 홀더에 넣을 적절한 양의 액체를 결정합니다.

물질을 취급하기 전에 전리 방사선량이 시간당 100마이크로시버트 미만인지 확인하십시오. 그런 다음 샘플 스틱을 완전히 건조시키고 이전 샘플을 제거합니다. 샘플 스틱에 샘플을 놓고 빔 중심을 기준으로 적절한 센터링을 확인한 다음 샘플 스틱을 극저온 가열로에 삽입합니다.

Nomad에서 데이터를 수집하려면 실행 탭으로 이동하여 퍼니스 저온 유지 장치 컨트롤러를 런치패드로 끌어다 놓습니다. 온도를 200켈빈으로 설정합니다. 온도가 안정화될 시간을 갖도록 빠른 모드와 30분의 시간 초과를 사용합니다.

리프레셔 아이콘을 클릭하여 온도가 감소하는 동안 데이터 수집을 위해 백그라운드에서 온도 램프를 실행합니다. IN16 도플러 설정 컨트롤러를 런치패드로 끌어다 놓습니다. 속도 프로파일을 정확한 속도로 설정하고, 최대 델타 E로 설정하고, 에너지 오프셋을 0.00 마이크로 전자 볼트로, 채널 수를 128로 설정하여 탄성 고정 창 스캔 구성을 얻습니다.

카운트 컨트롤러를 런치패드로 끌어다 놓고, 데이터를 쉽게 식별할 수 있는 이름으로 자막 필드를 채우고, 60회 반복으로 30초의 스캔을 설정합니다. 그런 다음 IN16 도플러 설정 컨트롤러를 런치패드로 끌어다 놓습니다. 속도 프로파일을 sign으로 설정하고, 속도를 초당 4.5미터의 값으로 설정하고, 채널 수를 2048로 설정하여 유사 탄성 중성자 산란 구성을 얻습니다.

카운트 컨트롤러를 드래그 앤 드롭하고 데이터를 쉽게 식별할 수 있는 이름으로 자막 필드를 채웁니다. 4 회 반복으로 30 분 동안 스캔을 설정하십시오. 온도 램프의 경우 퍼니스 저온 유지 컨트롤러 컨트롤러를 끌어다 놓고 온도를 310켈빈으로 설정한 다음 램프를 6초 동안 델타 0.05켈빈의 설정점으로 설정합니다.

200분의 제한 시간을 사용합니다. 65회 반복되는 for 루프를 사용합니다. 내부에 IN16 도플러 설정 컨트롤러를 삽입한 다음 카운트 컨트롤러를 삽입하고 30초의 단일 스캔을 설정합니다.

그런 다음 앞에서 설명한 대로 IN16 도플러 설정을 삽입하되 1.5마이크로 전자볼트 및 1024채널의 에너지 오프셋을 사용합니다. 그런 다음 카운트 컨트롤러를 삽입하고 3분의 단일 스캔을 설정합니다. 312켈빈의 마지막 준탄성 중성자 산란을 얻으려면 앞에서 설명한 대로 구성된 IN16 도플러 설정 및 카운트 컨트롤러를 끌어다 놓습니다.

그런 다음 시작 버튼을 눌러 스크립트를 실행합니다. 리소좀 탄성 및 비탄성 고정 창 스캔은 낮은 운동량 전달 및 낮은 에너지 전달에서 신호의 증가를 보인 반면, 높은 에너지 전달 및 낮은 운동량 전달에서의 신호는 감소했습니다. 질량 확산 계수의 초기 중심은 나노초당 15옹스트롬 제곱이었고, 시간이 지남에 따라 기하급수적으로 감소했습니다.

220 켈빈보다 높은 온도에서, 타우 섬유 주위의 수화수는 타우 단량체 주위보다 훨씬 더 이동성이 있었다. 병진 운동을 하는 물 분자의 분율과 물 분자의 병진 및 회전 확산 계수는 섬유 주변에서 증가했습니다. 단백질 농도는 중성자 플럭스 또는 샘플 홀더 완충액 배경의 중성자 후방 산란 제한으로 인해 ml당 2000mg 또는 단백질화된 단백질의 경우 ml당 최소 20mg이어야 합니다.

예를 들어, 중성자 후방 산란은 천연 환경 단백질인 물이 약물 전달과 같은 생체 기술 응용을 위해 합성 고분자로 완전히 대체될 수 있는 방법을 이해하기 위해 최근에 적용되었습니다.