HSQC 实验设计的变化

HSQC 实验设计的变化生物大分子波谱学原理

吴季辉

PEP-HSQC

PEP 是” preservation of equivalent pathways”的缩写 , 在常规的 HSQC 中 S 横向磁化在 t1 期间由于化学位移进动要产生二个相互正交的分量，但是最后的反向 INEPT 只能将同 S90 度脉冲相位垂直的分量传递给 1H ，另一个保留在横向，形成多量子信号而不能被观测到。因此平均地讲，有一半信号没有被利用。 PEP 类型实验通过检测期前的特别序列实现两个分量的同时检测，因而使信噪比提高。

PEP-HSQC

生物大分子波谱学原理吴季辉

PEP-HSQC


3. PFG-PEP-HSQC

通常称为” gradient-enhanced HSQC” ，梯度场脉冲可以用于相干传递途径的选择，但经常导致一半信号的损失，因为梯度场脉冲选择信号依据信号的绝对相干阶。但是梯度场脉冲可以同 PEP-HSQC 结合起来，既保留正交的两个分量，又没有一半传递途径被抑制的问题。

PEP-HSQC


PEP-HSQC 生物大分子波谱学原理

吴季辉

PEP-HSQC


液体 NMR 技术的发展： TROSY

（ Transverse relaxation-optimized spectroscopy ）

• 偶极－偶极弛豫与化学位移各向异性弛豫间的互相关会导致 J 偶合裂分成的双线有不同的线宽即二个单线成分的弛豫速率不同

• 1997 年 Pervushin 创造性地设计了一种脉冲序列，该序列抑制弛豫较快的成分，而只保留弛豫较慢的成分。利用这一原理可以大大提高核磁共振可以解析的蛋白质的分子量


TROSY 生物大分子波谱学原理

吴季辉

原始的 TROSY 序列生物大分子波谱学原理

吴季辉


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改进的 TROSY 序列－ ST2-PT生物大分子波谱学原理

吴季辉

同一个时间点采集两个 FID ，一个相位是ψ1=y ， -x ； ψ2=-y ； ψ4=-y ； φref=1 ， 2另一个 FID 的相位取 ψ1=y ， x ； ψ2=y ； ψ4=y 。同时 g2变号


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三 . 进一步的讨论

前面提到当 pS 时 TROSY 序列的效果最好。这里 p 反映了偶极－偶极相互作用的大小，而 S 是化学位移各向异性的大小，与磁场强度成正比。在较低的磁场强度下，主要的弛豫贡献来自偶极－偶极相互作用，只有在高场情况下，化学位移各向异性才能与偶极－偶极相互作用相抗衡。可见 TROSY 的效果必须在高场谱仪上才能得到表现。


吴季辉

具体到 15N － 1H 基团， H=-16 ppm ， N=-160

ppm ， rHN=0.101 nm ，且 CSA 张量的主轴与 rHN 矢量基本平行，计算表明当磁场强度相当的 1H 共振频率为 1100 MHz 时，pS 同时 pI 。满足这样条件时，较窄谱线的线宽便由公式中的其他项决定，这些项的主要来源是其他 1H 核特别是CH 与这对核的偶极－偶极相互作用，所以如果将 CH 上的1H 代以 2H ， TROSY 将有非常好的效果。 750 MHz 下的氘代蛋白质的理论线宽蛋白质分子量 1H 线宽

（窄）1H 线宽（宽）

15N 线宽（窄）

15N 线宽（宽）

150 kDa 15 Hz 70 Hz 5 Hz 60 Hz

800 kDa 50 Hz 350 Hz 15 Hz 300 Hz

TROSY 的效果


HSQC


吴季辉

在较低场强下 TROSY 效果不明显，而且由于 TROSY 仅检测双线之一，与常规异核相关谱相比信噪比较低，故一般在高场谱仪上对氘标样品进行。

除了这里讨论的 15N － 1H 相关谱，芳环上的 13C 的化学位移各向异性也比较大，故也可记录 TROSY 类型的 13C － 1H 相关谱

Problem set 1 生物大分子波谱学原理

吴季辉

1. 请查找 IPAP-HSQC 的相关文献，分析该脉冲序列（包括乘积算符，相干阶途径，相位循环，梯度，正交检波， FID处理等）；

2. 请对这个脉冲序列提出进一步的改进思路。

3. 对于大蛋白，如何测量 N-H 之间的耦合常数？请提出自己的思路。

作业 5.20日前 email 给我 : [email protected],

mailto:[email protected]

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