蛋白質(zhì)核磁脈沖序列分析 ppt課件

1、蛋白質(zhì)核磁脈沖序列分析蛋白質(zhì)核磁脈沖序列分析阮科生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝脈沖序列根本原那么脈沖序列根本原那么1、平衡態(tài)密度算符：SgIIZ，如15N標(biāo)志蛋白，gHHZ+gNNZ2、Delay時(shí)期，Hamilton算符為wIIZ + wSSZ + pJIzSz(兩核體系，多核體系包括一切的化學(xué)位移算符和能夠的J耦合算符3、短的硬脈沖，普通只思索脈沖所起的作用90，180)，忽略化學(xué)位移和J演化4、大多成形脈沖可以近似為90/180脈沖5、Ix/y/zIx/y/z? Ix/y/zIx/y/zSx/y/z?生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝IxIyIzIxIySzIzSz 脈沖序

2、列分析根本思緒脈沖序列分析根本思緒1、乘積算符 根本單元：自旋回波，INEPT, COSY, TOCSY，NOESY2、相關(guān)傳送途徑從0開(kāi)場(chǎng)，-1接納自在進(jìn)動(dòng)時(shí)相關(guān)階不變，只需脈沖才干改動(dòng)相關(guān)階相關(guān)傳送途徑只畫(huà)出想要的途徑3、相位循環(huán)脈沖相位變化f，那么相關(guān)階Dp閱歷的相位變化為-fDp，即接納相位變化。假設(shè)相位循環(huán)為360/N，Dp為想要的相關(guān)階變化，那么Dp+nN n=-3,-2-1,0,1,2,3)也被選擇，其它被抑制生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝t1t2t1-t2脈沖序列分析根本思緒脈沖序列分析根本思緒4、梯度場(chǎng)可作為z向的脈沖處置Gz 180 Gz：完善180度脈沖乘積算符z向后，+強(qiáng)梯

3、度：除去一切的非z向相關(guān)階梯度選擇Gz/gS RevINEPT Gz/gI：5、間接維正交檢波States, TPPI，States-TPPI生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝/ref_info/statful.htm#1第六章第六章 同核核磁實(shí)驗(yàn)方法同核核磁實(shí)驗(yàn)方法 COSY型實(shí)驗(yàn) 多量子譜 TOCSYNOESY ROESY 生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝同核核磁譜同核核磁譜 生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝同核核磁譜同核核磁譜 在記錄二維譜或三維譜等之前均需求記錄一維氫譜，通常蛋白質(zhì)溶于水或適當(dāng)?shù)木彌_液，加5-10%的D2O作為鎖場(chǎng)介質(zhì)。一維氫譜可用于檢查樣品能否有足夠濃度，通常1

4、632次采樣要能得到足夠信噪比的譜圖，甲基由于快速旋轉(zhuǎn)呈現(xiàn)窄峰，而酰胺質(zhì)子由于化學(xué)交換及14N的標(biāo)量弛豫呈現(xiàn)寬峰； 一維氫譜還可用于檢查樣品的共振峰寬能否合理，蛋白質(zhì)在高濃度下容易聚集從而增寬譜線，嚴(yán)重時(shí)甚至1H譜上看不到明顯的峰，樣品在這種條件下顯然無(wú)法進(jìn)展核磁研討；一維氫譜還可用于判別樣品的化學(xué)位移分布情況，可判別樣品能否變性，同時(shí)也對(duì)研討任務(wù)的難度提供一些預(yù)測(cè)。 蛋白質(zhì)的一維氫譜普通不應(yīng)該有非常尖的峰，假設(shè)出現(xiàn)這種峰，往往是殘留的小分子雜質(zhì)，當(dāng)然蛋白質(zhì)的末端及l(fā)oop區(qū)由于分子運(yùn)動(dòng)較快也會(huì)出現(xiàn)一些較尖的峰。生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝當(dāng)樣品條件不佳時(shí)，一維譜以及假設(shè)干信號(hào)強(qiáng)的二維當(dāng)樣品條件

5、不佳時(shí)，一維譜以及假設(shè)干信號(hào)強(qiáng)的二維譜如譜如1H-15N HSQC1H-15N HSQC可用來(lái)探求適宜的樣品條件。可用來(lái)探求適宜的樣品條件。 生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝ubiquitin一種蛋白質(zhì)，76個(gè)殘基的一維譜：a 水溶液中，b 箭頭所指甲基區(qū)的放大，c 8M尿素溶液中，顯示變性譜。 生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝COSY型實(shí)驗(yàn)COSY COSY的變型 Relayed COSY 多量子濾波COSY E-COSY 生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝COSY生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝 COSY(correlated spect

6、roscopy),是人們發(fā)明的第一種二維譜，同時(shí)也是研討蛋白質(zhì)的最有用的二維譜之一。二個(gè)有J巧合的核在COSY上可產(chǎn)生一個(gè)交叉峰，由于蛋白質(zhì)包括多數(shù)其他有機(jī)物中有J巧合意味著這兩個(gè)核最多經(jīng)過(guò)3個(gè)共價(jià)鍵銜接，所以COSY譜對(duì)于分子構(gòu)造的拓?fù)溷暯涌商峁┓浅Ｓ袃r(jià)值的信息。 COSY生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝COSY：脈沖序列分析 生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝第一項(xiàng)為縱向磁化，第二項(xiàng)為多量子項(xiàng)，均不能被觀測(cè)到；第三項(xiàng)依然是第一核的橫向磁化，在檢測(cè)期的頻率同演化期類似，均是第一核的，對(duì)應(yīng)于對(duì)角峰；第四項(xiàng)是第二核的反向磁化，在檢測(cè)期的頻率為第二核的化學(xué)位移，與演化期不同，對(duì)應(yīng)于交叉峰，這是二維譜最有意義的峰

7、。 COSY：脈沖序列分析 生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝COSY 生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝COSY的交叉峰為反相峰，這一點(diǎn)非常重要，決議了COSY型實(shí)驗(yàn)采樣及處置時(shí)需求留意的問(wèn)題。而交叉峰與對(duì)角峰在相位相差90度，對(duì)于譜圖在對(duì)角線附近的質(zhì)量有重要的影響。 COSY生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝F 運(yùn)用在高場(chǎng)區(qū)由于化學(xué)位移的簡(jiǎn)并，譜峰的重疊，對(duì)角峰的干擾，通常不容易由COSY識(shí)別整個(gè)自旋系統(tǒng)，在蛋白質(zhì)COSY特別有用途是用于檢查所謂的指紋區(qū)特別是酰胺質(zhì)子與質(zhì)子的交叉峰。在這個(gè)區(qū)域，脯氨酸由于沒(méi)有氨基沒(méi)有交叉峰；甘氨酸有兩個(gè)質(zhì)子故有兩個(gè)交叉峰除非兩者的化學(xué)位移一樣；N端殘基上的NH由于與水交換快也沒(méi)有

8、交叉峰。除特殊情況外，對(duì)于不大的蛋白質(zhì)，一切的峰都應(yīng)該能找到。 COSY的變型生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝1. COSY-第二個(gè)90度脈沖用小于90度的脈沖替代，其結(jié)果是：交叉峰被減弱多核體系中被動(dòng)巧合產(chǎn)生的某些交叉峰被減弱，導(dǎo)致精細(xì)構(gòu)造的變化，起到簡(jiǎn)化圖譜的作用COSY的變型生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝 COSY的變型生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝COSY的變型生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝2 pre-TOCSY COSY預(yù)飽和同時(shí)抑制接近水峰的H信號(hào)，因此從H到其他質(zhì)子特別是NH的交叉峰減弱甚至消逝，而NH到H的交叉峰往往淹沒(méi)在水峰產(chǎn)生的t1噪聲中。在pre-TOCSY COSY中，在COSY序列前插

9、入一個(gè)短時(shí)間的TOCSY混合脈沖，使其他質(zhì)子的信號(hào)先傳送給H，這樣可部分恢復(fù)H到其他質(zhì)子的信號(hào)。COSY的變型生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝2QF-COSY 生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝2QF-COSY 生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝2QF-COSY 生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝3，4項(xiàng)為交叉峰，二維均是反相裂分，被動(dòng)巧合呈同相裂分； 1，2項(xiàng)是對(duì)角峰，二維均是反相裂分，被動(dòng)巧合呈同相裂分；這兩個(gè)對(duì)角峰的相位與交叉峰一樣；第5項(xiàng)也是對(duì)角峰，在兩維均是反相峰兩個(gè)J巧合的作用均是反相，但相位與其他峰相差90度，在交叉峰調(diào)成吸收型時(shí)，這峰呈色散型，不過(guò)由于是反相峰，有部分相互抵銷，其拖尾延伸不遠(yuǎn)，影響遠(yuǎn)不如普通COSY。結(jié)論：即使在三核體系，對(duì)角峰有色散成分，對(duì)交叉峰的影響也不大 2QF-COSY 生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝2QF-COSY 生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝3QF-COSY 生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝類似地可以記錄三量子濾波COSY。至少三核體系才干產(chǎn)生三量子信號(hào)，要留意其交叉峰在兩維對(duì)兩個(gè)J巧合均呈反