Name: study of protein dynamics via neutron spin echo spectroscopy
Uploaded: 2022-04-13T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Study of Protein Dynamics via Neutron Spin Echo Spectroscopy at JoVE.com

इस शोध ने स्पैलेशन न्यूट्रॉन स्रोत (बीएल -15, बीएल -6, जीवविज्ञान और रसायन विज्ञान प्रयोगशालाओं) में संसाधनों का उपयोग किया, ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी द्वारा संचालित विज्ञान उपयोगकर्ता सुविधा का एक डीओई कार्यालय। इस शोध ने एमएलजेड-एफआरएम 2 रिएक्टर गार्चिंग (केडब्ल्यूएस -2, फीनिक्स-जे-एनएसई) और जर्मनी के फोर्सचुंग्सज़ेंट्रम जुलिच जीएमबीएच में जेसीएनएस 1 में संसाधनों का भी उपयोग किया। राल्फ बीहल और डॉ एंड्रियास स्टैडलर को मॉडलिंग और आईजीजी और एमबीपी प्रोटीन अनुसंधान दोनों में उनके योगदान के साथ उनकी मदद के लिए स्वीकार करते हैं, एनएसई डेटा कमी समर्थन के लिए डॉ पियोटर ए स्ओनीरकज़ुक, एसएएनएस माप के साथ समर्थन के लिए डॉ चांगवू डू, और एसएनएस जैव रसायन प्रयोगशाला समर्थन के लिए रोंडा मूडी और डॉ केविन वीस।

वर्तमान कार्य दो प्रोटीनों की विशेषता है: एक नियमित मानव एंटीबॉडी प्रोटीन आईजीजी, और आंतरिक रूप से अव्यवस्थित एमबीपी। प्रोटीन का लियोफिलाइज्ड रूप वाणिज्यिक स्रोतों से प्राप्त किया गया था ( सामग्र?...

एनएसई स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रोटीन की गतिशीलता का एक अनूठा और विस्तृत दृश्य प्रदान करता है, जो अन्य स्पेक्ट्रोस्कोपिक तकनीकों का उत्पादन नहीं कर सकता है। एक विस्तारित समय पैमाने पर माप प्रोटीन के अनुवा?...

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Bovine MBP protein solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M1891</td>
			<td>lyophilized powder reconstituted in&#160; D2O</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>D2O - heavy water</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Product No. 151882</td>
			<td>liquid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dionized water</td>
			<td>in house</td>
			<td>-</td>
			<td>for washing / cleanning cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DLS instrument</td>
			<td>Zetasizer Nano ZS, FZ-J&#252;lich</td>
			<td>-</td>
			<td>dynamic light scattering instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Elastic scattering standards</td>
			<td>SNS-NSE, ORNL</td>
			<td>-</td>
			<td>Al2O3&#160; and Graphite powders</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>65350-M</td>
			<td>70% ethanol for cleaning cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IgG protein solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>I4506</td>
			<td>lyophilized powder reconstituted in&#160; D2O</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KWS-2 instrument</td>
			<td>JCNS outstation at the MLZ,&#160; Garching, Germany</td>
			<td>-</td>
			<td>small angle neutron instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquinox dish detergent</td>
			<td>Alconox</td>
			<td>-</td>
			<td>Phosphate-free liquid lab glassware cleaner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2HPO4&#183;7H2O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Product No.S9390</td>
			<td>disodium phosphate heptahydrate salt</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Product No.S9888</td>
			<td>sodium chloride salt</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2PO4&#183;H2O</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Product No. S9638</td>
			<td>monosodium phosphate monohydrate salt</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nanodrop spectrophotometer</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>Catalog number:&#160;ND-2000</td>
			<td>NanoDrop 2000/2000c Spectrophotometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neutron alignment camera</td>
			<td>NeutronOptics, Grenoble</td>
			<td>NOG210222</td>
			<td>100 x 100 mm camera with Sony IMX249 CMOS sensor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm M - wax parafilm</td>
			<td>Bemis</td>
			<td>Parafilm M - 5259-04LC PM996</td>
			<td>all-purpose laboratory film in cardboard dispenser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phoenix-J-NSE Spectrometer</td>
			<td>JCNS outstation at the MLZ,&#160; Garching, Germany</td>
			<td>-</td>
			<td>neutron spectrometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SasView</td>
			<td>https://www.sasview.org/</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SAXSpace, Anton Paar instrument</td>
			<td>FZ-J&#252;lich</td>
			<td>-</td>
			<td>small angle x-ray instrument</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Slide-A-Lyzer dialysis membranes</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>88400-88405</td>
			<td>Slide-A-Lyzer mini dialysis devices tubes of 3.5 K MWCO</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SNS Remote Analysis Cluster</td>
			<td>Neutron Science Remote Analysis (sns.gov)</td>
			<td>https://analysis.sns.gov</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SNS-NSE spectrometer</td>
			<td>ORNL, Oak Ridge, TN, USA</td>
			<td>-</td>
			<td>neutron spectrometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile syringe filters</td>
			<td>VWR</td>
			<td>N.A. PN:28145-501</td>
			<td>0.2 &#181;m pore size filters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature Forcing System (TFS)</td>
			<td>SP Scientific</td>
			<td>Part Number 100004055</td>
			<td>sample environment equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Urea -d4</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>Product No. 176087</td>
			<td>deuterated Urea salt</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Viscometer</td>
			<td>FZ-J&#252;lich</td>
			<td>-</td>
			<td>falling ball viscometer</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

study of protein dynamics via neutron spin echo spectroscopy

अधिकांश मानव शरीर प्रोटीन की गतिविधि और कार्यक्षमता प्रोटीन क्रिस्टल संरचना के भीतर पूरे उपडोमेन के विन्यास परिवर्तनों से संबंधित हैं। क्रिस्टल संरचनाएं किसी भी गणना के लिए आधार बनाती हैं जो प्रोटीन की संरचना या गतिशीलता का वर्णन करती है, ज्यादातर समय मजबूत ज्यामितीय प्रतिबंधों के साथ। हालांकि, क्रिस्टल संरचना से ये प्रतिबंध समाधान में मौजूद नहीं हैं। समाधान में प्रोटीन की संरचना पिको पर लूप या उपडोमेन के पुनर्व्यवस्था के कारण क्रिस्टल से नैनोसेकंड टाइम स्केल (यानी, आंतरिक प्रोटीन गतिशीलता समय शासन) से भिन्न हो सकती है। वर्तमान कार्य बताता है कि न्यूट्रॉन बिखरने का उपयोग करके कई दसियों नैनोसेकंड के टाइमस्केल पर धीमी गति तक कैसे पहुंचा जा सकता है। विशेष रूप से, दो प्रमुख मानव प्रोटीनों के गतिशील लक्षण वर्णन, एक आंतरिक रूप से अव्यवस्थित प्रोटीन जिसमें एक अच्छी तरह से परिभाषित माध्यमिक संरचना और एक शास्त्रीय एंटीबॉडी प्रोटीन की कमी होती है, को प्रयोगशाला लक्षण वर्णन विधियों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ संयुक्त न्यूट्रॉन स्पिन इको स्पेक्ट्रोस्कोपी (एनएसई) द्वारा संबोधित किया जाता है। प्रोटीन डोमेन गतिशीलता में आगे की अंतर्दृष्टि प्रयोगात्मक न्यूट्रॉन डेटा का वर्णन करने और संयुक्त विसारक और आंतरिक प्रोटीन गतियों के बीच क्रॉसओवर निर्धारित करने के लिए गणितीय मॉडलिंग का उपयोग करके प्राप्त की गई थी। एनएसई से प्राप्त मध्यवर्ती बिखरने वाले फ़ंक्शन में आंतरिक गतिशील योगदान का निष्कर्षण, जिसमें विभिन्न आंदोलनों का टाइमस्केल शामिल है, एकल प्रोटीन के यांत्रिक गुणों और भीड़ वाले प्रोटीन समाधान में उनके लगभग प्राकृतिक वातावरण में प्रोटीन की कोमलता में आगे की दृष्टि की अनुमति देता है।

मानव सीरम और गोजातीय एमबीपी प्रोटीन से आईजीजी प्रोटीन को डी2ओ-बेस बफर में उच्च सांद्रता (~ 50 मिलीग्राम / चूंकि प्रोटीन उच्च सांद्रता में भंग हो गए थे, इसलिए प्राप्त समाधान भीड़ वाले प्रोटीन समाधान थे?...

Watch this Scientific Journal Video about Study of Protein Dynamics via Neutron Spin Echo Spectroscopy at JoVE.com

Study of Protein Dynamics via Neutron Spin Echo Spectroscopy

वर्तमान प्रोटोकॉल मानव स्वास्थ्य में महत्वपूर्ण भूमिका है कि दो मॉडल प्रोटीन की संरचना और गतिशीलता की जांच के लिए तरीकों का वर्णन करता है। तकनीक प्रोटीन इंटरडोमेन गतियों के लिए प्रासंगिक समय और लंबाई के तराजू पर गतिशीलता तक पहुंचने के लिए न्यूट्रॉन स्पिन इको स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ बेंच-टॉप बायोफिजिकल लक्षण वर्णन को जोड़ती है।

न्यूट्रॉन स्पिन इको स्पेक्ट्रोस्कोपी के माध्यम से प्रोटीन गतिशीलता का अध्ययन

Most human body proteins' activity and functionality are related to configurational changes of entire subdomains within the protein crystal structure. The ...

निम्नलिखित प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है कि मध्यवर्ती बिखरने वाले फ़ंक्शन को मापने और समाधान में प्रोटीन की गतिशीलता की जांच करने के लिए न्यूट्रॉन स्पिन इको प्रयोग कैसे स्थापित किया जाए। न्यूट्रॉन स्पिन इको स्पेक्ट्रोस्कोपी का मुख्य लाभ पिको पर प्रोटीन डोमेन और उप डोमेन की पुनर्व्यवस्था को नैनोसेकंड टाइम स्केल पर देखने की क्षमता है; जो उनके लगभग प्राकृतिक वातावरण में प्रोटीन में धीमी गति की सीमा है, और भीड़ वाले प्रोटीन समाधान में। न्यूट्रॉन स्पिन इको समस्थानिक कॉन्फ़िगरेशन के प्रति भी संवेदनशील है, जो विपरीत मिलान का उपयोग करके बहुत विशिष्ट और लक्षित अध्ययन की अनुमति देता है।प्रोटीन डोमेन गतिशीलता में अंतर्दृष्टि उनकी जैविक कार्यक्षमता के साथ प्रोटीन के डोमेन गतियों को रिले करने के लिए चल रहे कठिन कार्य में बायोफिजिकल अनुसंधान का एक प्रमुख हिस्सा है। यहां प्रस्तुत प्रोटोकॉल आम तौर पर एसएनएस-एनएसई स्पेक्ट्रोमीटर में किए गए किसी भी न्यूट्रॉन स्पिन इको माप पर लागू किया जा सकता है, नमूनों की आपकी पसंद की परवाह किए बिना, यदि कोई नरम पदार्थ सामग्री के दायरे में रहता है। प्रोटीन नमूने की एकाग्रता, माप के लिए आवश्यक तापमान, और उपलब्ध समाधान की मात्रा के आधार पर सेल नमूना लोडिंग की मोटाई का चयन करके प्रयोग शुरू करते हैं।फॉस्फेट मुक्त डिश डिटर्जेंट, विआयनीकृत पानी और 70% डायथेनॉल के साथ सेल को साफ करें। संवहन ओवन में सेल को सुखाएं। सेल में प्रोटीन समाधान के चार मिलीलीटर लोड करें, और टोपी के साथ बंद करें।नमूना कोशिकाओं को सील करने के लिए मोम फिल्म या किसी भी सीलेंट का उपयोग करें। प्रोटीन नमूना और सील के रूप में एक समान कंटेनर में डायलिसिस बफर के चार मिलीलीटर लोड करें। बीम लाइन के लिए परिवहन नमूने।शटर बंद करें, और स्पेक्ट्रोमीटर बाड़े गुफा क्षेत्र में प्रवेश करें। शिकंजा और होल्डिंग प्लेटों को कसकर एल्यूमीनियम नमूना धारक पर नमूना सेल माउंट करें। प्रोटीन नमूने के रूप में एक समान कंटेनर में लोड ग्रेफाइट नमूना और एल्यूमीनियम ऑक्साइड पाउडर नमूना माउंट।तापमान मजबूर प्रणाली के कैन में धीरे से फिसलने से एक ही धारक रखें। तापमान मजबूर प्रणाली ढक्कन बंद करें, और तापमान मजबूर प्रणाली की इंटरैक्टिव स्क्रीन तक पहुंचकर तापमान को वांछित मूल्य पर सेट करें। बीम के लिए नमूनों के संरेखण के लिए न्यूट्रॉन कैमरा माउंट।न्यूट्रॉन स्पिन इको स्पेक्ट्रोस्कोपी डेटा एकत्र करने के लिए, न्यूट्रॉन कैमरे का उपयोग करके न्यूट्रॉन बीम में नमूना संरेखित करें, और चार स्वतंत्र नमूना एपर्चर। स्पैलेशन न्यूट्रॉन स्रोत, न्यूट्रॉन स्पिन इको स्पेक्ट्रोस्कोपी डेटा संग्रह सॉफ्टवेयर खोलें, और वांछित बिखरने वाले कोणों और तरंग दैर्ध्य के लिए अपवर्तन स्कैन चलाकर नमूना आंकड़े एकत्र करें। सहायक साधन वैज्ञानिक द्वारा प्रदान किए गए माप मैक्रोज़ को संपादित करके प्रत्येक नमूने के लिए एकत्र किए गए आंकड़ों के आधार पर माप पैरामीटर सेट करें।कमांड प्रॉम्प्टर पर प्रोटोकॉल नाम टाइप करके और नमूने के लिए गूंज प्राप्त करके स्कैनकरना शुरू करें। ओआरएनएल उपयोगकर्ता क्रेडेंशियल्स के साथ न्यूट्रॉन विज्ञान दूरस्थ विश्लेषण क्लस्टर में लॉग इन करें और लॉन्च सत्र बटन दबाएं। उपयोगकर्ता निर्देशिका में, एक टर्मिनल विंडो खोलें और सॉफ़्टवेयर सेटअप कमांड टाइप करें।अगला, परिवेश आदेश टाइप करें। होम निर्देशिका में डेटा कमी के लिए एक फ़ोल्डर बनाएँ और साझा निर्देशिका से प्रदान की गई स्क्रिप्ट और मैक्रोज़ की प्रतिलिपि बनाएँ। तदनुसार प्रदान किए गए कमी मैक्रो को संपादित करें, नाम बदलें और सहेजें।कमांड प्रॉम्प्टर पर "Drspine टाइप करें और सॉफ़्टवेयर कमी वातावरण प्रारंभ करने के लिए Enter दबाएँ। सॉफ़्टवेयर वातावरण के भीतर कमांड प्रॉम्प्टर में कमी मैक्रो का नाम टाइप करें, और एंटर दबाएं। कम फ़ाइल डेटा के नामों के साथ सहायक उपकरण वैज्ञानिक द्वारा प्रदान की गई पायथन स्क्रिप्ट को संपादित करें।प्रदान की गई लाइब्रेरी से फिट होने के लिए फ़ंक्शन संपादित करें। कमांड प्रॉम्प्टर पर संपादित स्क्रिप्ट का नाम टाइप करें, और कम एनएसई डेटा पढ़ने, फ़िट करने और प्लॉट करने के लिए एंटर दबाएं। आईजीजी और एमबीपी प्रोटीन के लिए एनएसई द्वारा मापा गया मध्यवर्ती प्रकीर्णन फ़ंक्शन कम चार साल के समय के पैमाने पर एक सरल प्रसार जैसी विश्राम प्रक्रिया से स्पष्ट विचलन दिखाता है, जो एनएसई द्वारा प्रोटीन आंतरिक गतिशीलता की पहुंच का संकेत देता है, और मनाया गतिशील प्रक्रियाओं का वर्णन करने के लिए अधिक जटिल मॉडल की आवश्यकता है।द्वारा विकसित मॉडल का उपयोग करके दोनों प्रोटीनों के परमाणु मॉडलिंग द्वारा फिट किए गए मध्यवर्ती प्रकीर्णन फ़ंक्शन गणना के परिणाम प्रयोगात्मक एनएसई डेटा के साथ उत्कृष्ट समझौते में थे। परिणामों ने साबित कर दिया कि लंबे समय तक देखी गई धीमी गतिशीलता को समग्र ट्रांसलेशनल और घूर्णी प्रसार प्रक्रियाओं के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है, जबकि कम समय के तराजू पर देखी गई गतिशीलता को प्रोटीन डोमेन की गतिशीलता के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। याद रखने वाली एक महत्वपूर्ण बात एनएसई माप के लिए अच्छी तरह से तैयार और साफ नमूनों की आवश्यकता है।स्पिन इको के लिए एक अच्छा नमूना तीन से अधिक फ्लिप अनुपात है, जो नमूने के सुसंगत और असंगत बिखरने के बीच का अनुपात है। इसके अलावा एनएसई कोशिकाओं में नमूना तैयारी और नमूना लोडिंग के दौरान, नमूना समाधान को सुरक्षित और किसी भी रासायनिक या जैविक क्रॉस संदूषण से मुक्त रखा जाना चाहिए। सुरक्षा कारणों से शटर बंद होने के बाद ही स्पेक्ट्रोमीटर बाड़े में प्रवेश का प्रयास किया जाना चाहिए, और बाड़े के विकिरण शीतलन के लिए अतिरिक्त आधे घंटे का समय दिया गया है।एक केंद्रित समाधान में प्रोटीन के आकार और संरचना का आकलन करने के लिए छोटे कोण न्यूट्रॉन प्रकीर्णन की सिफारिश की जाती है। यह एनएसई प्रयोग से पहले या समानांतर में किया जा सकता है। गतिशील प्रकाश बिखरने और चिपचिपाहट माप जैसे अतिरिक्त तरीके केंद्रित प्रोटीन समाधान के भीतर ट्रांसलेशनल प्रसार और हाइड्रोडायनामिक्स इंटरैक्शन के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं, और इसकी भी सिफारिश की जाती है।

Research

JoVE Journal

Engineering

Study of Protein Dynamics via Neutron Spin Echo Spectroscopy

Echo Particle Image Velocimetry

इको कण छवि velocimetry

The transport of mass, momentum, and energy in fluid flows is ultimately determined by spatiotemporal distributions of the fluid velocity field.1 ...

Angle-resolved Photoemission Spectroscopy At Ultra-low Temperatures

कोण - हल photoemission स्पेक्ट्रोस्कोपी अल्ट्रा कम तापमान पर

The physical properties of a material are defined by its  electronic structure. Electrons in solids are characterized by energy (&omega;)  and momentum ...

Gradient Echo Quantum Memory in Warm Atomic Vapor

गर्म परमाणु भाप में ढाल गूंज क्वांटम मेमोरी

Gradient  echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in  atomic ensembles. The primary motivation for such a technology ...

Measuring Material Microstructure Under Flow Using 1-2 Plane Flow-Small Angle Neutron Scattering

1-2 विमान फ्लो छोटे कोण न्यूट्रॉन बिखरने का उपयोग कर सामग्री Microstructure तहत प्रवाह को मापने

A new small-angle neutron scattering (SANS) sample environment optimized for studying the microstructure of complex fluids under simple shear flow is ...

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

न्यूट्रॉन स्पिन इको का उपयोग कार्बनिक सौर सेल सामग्री की जांच करने के लिए चराई घटना बिखरने का संकल्प लिया

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

Fast Imaging Technique to Study Drop Impact Dynamics of Non-Newtonian Fluids

गैर न्यूटोनियन तरल पदार्थ की बूंद प्रभाव गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए फास्ट इमेजिंग तकनीक

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for ...

Proton Transfer and Protein Conformation Dynamics in Photosensitive Proteins by Time-resolved Step-scan Fourier-transform Infrared Spectroscopy

द्वारा सहज प्रोटीन में प्रोटॉन हस्तांतरण और प्रोटीन रचना डायनेमिक्स समय हल इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी फूरियर बदलने कदम स्कैन

Monitoring the dynamics of protonation and protein backbone conformation changes during the function of a protein is an essential step towards ...

In Situ Neutron Powder Diffraction Using Custom-made Lithium-ion Batteries

In Situ Neutron Powder Diffraction Using Custom-made Lithium-ion Batteries

स्वस्थानी न्यूट्रॉन पाउडर विवर्तन में कस्टम निर्मित लिथियम-आयन बैटरी का उपयोग

Li-ion batteries are widely used in portable electronic devices and are considered as promising candidates for higher-energy applications such as electric ...

Free-form Light Actuators &#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Free-form Light Actuators ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã¢â‚¬Â Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

नि: शुल्क फार्म लाइट actuators - निर्माण और actuation का नियंत्रण सूक्ष्म पैमाने में

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted ...

Recombination Dynamics in Thin-film Photovoltaic Materials via Time-resolved Microwave Conductivity

समय हल माइक्रोवेव चालकता के माध्यम से पतली फिल्म फोटोवोल्टिक सामग्री में पुनर्संयोजन गतिशीलता

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials ...