粒子線物性学研究分野    研究室のサイト

 


教授 杉山 正明 sugiyama*
准教授 井上 倫太郎 rintaro*
助教 佐藤 信浩 sato-n*

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物質の構造とその動的性質は深く結びついている。構造は、構成要素間に働く相互作用により決定され、外的擾乱と構造を決定している相互作用との関係において動的性質は規定される。 特に、ナノスケールの構造体では、その動的性質は「機能」に直結している。したがって、ナノスケールの構造を持つ「機能性物質」の機能発現機構の研究は、静的構造解明とそれに基づく動的構造の理解が必要となる。本研究室では、 上記の考え方に基づきナノスケールの構造を持つ機能性物質(超臨界流体・高分子共重合体・高分子ゲル・タンパク質など)を対象として、その静的・動的構造研究を推進している。

ナノスケール構造研究は、主として量子ビーム(X線・中性子線)を用いた散乱法を用いて行っており、特に中性子の同位体識別能力を生かした構造解析に力を入れている。図1に、細胞中の不要タンパク質を分解する 20S Proteasomeの機能を制御するPA28というタンパク質のサブユニット配置と溶液中での解離平衡状態を中性子小角散乱法により解析した例を示す。選択的に特定サブユニットを重水素化することで、タンパク質の内部構造を解明するとともに 水溶液中での動態も明らかにした。

また、本研究室では、ナノ構造解析のための分光器・解析手法開発も積極的に進めており、J-PARCにおける小角散乱装置の開発に参加するとともに、RMCを用いたナノ構造解析Simulationソフトの開発も行っている。

図1:PA28が図に示した内部構造(2種類のsubunitが交互に配置される)を持ち、更に2つが解離会合状態にあるというモデルを設定した。このモデルに対して散乱関数のsimulationを行うと測定データ(点)を非常によく説明でき、fittingにより解離度も求めることに成功した。 この場合、PA28の2種類のsubunitの内、1種類のみの軽水素を全て重水素に置換している。(名古屋市立大学・分子研、加藤グループとの共同研究)