多肽及蛋白质中天然丰度15N的NMR检测

~15N的核磁共振(NMR)研究是蛋白质溶液结构解析中的一个重点.用NMR对生物大分子的溶液构象进行研究的第一步,往往就是通过~15N的异核多量子相干(HMQC)谱的测定来定出酰胺质子的归属,再进行全相关谱(TOCSY)和核欧沃豪斯(Overhauser)增强谱(NOESY)等其他谱的实验 由于~15N天然丰度很低(约0.37%),直接对蛋白质中天然丰度~15N进行NMR的研究几乎没有报道.三维及多维NMR实验在对样品进行~15N富集处理的条件下能够更为方便、有效地测定蛋白质溶液结构,但很多蛋白质是从天然物质中提取出来的,纯化过程已很复杂,要获得~15N标记的蛋白质样品更加不容易.同位素标记技术十分繁琐,成本昂贵,不是每一个从事蛋白质溶液结构研究的实验室所能实现的.因此对蛋白质中天然丰度~15N的NMR研究具有十分重要的意义.     

真该早点惹恼你——发现蛋白质结构α-螺旋模型的故事

50年前 ,生物学领域一个重要的难解之谜似乎是蛋白质结构问题。一位就职于英国利兹羊毛研究协会的物理学家和Ｘ射线结晶专家比尔·阿斯特伯里 (ＢｉｌｌＡｓｔｂｕｒｙ)发现 ,羊毛、角、指甲以及肌肉中的纤维状蛋白质———角蛋白 ,会产生一种Ｘ射线衍射图谱 ,该图谱仅由两种映像组成 ,一种为 5 1埃的经线映像 ,另一种为9 8埃的纬线映像。阿斯特伯里将它称为α -角蛋白图谱 ,这些纤维在力的作用下伸直后 ,会产生一种新的Ｘ射线衍射图谱 ,该图谱具有 3 4埃的经线映像和两个分别为4 5埃和 9 7埃的纬线映像。阿斯特伯里称之为 β -角蛋白图谱…     

研究金属酶活性中心结构NMR技术中的一种新方法

迄今为止,应用NMR技术研究金属酶活性中心配位结构所使用的方法,都是将金属酶中的抗磁离子(如 Zn(Ⅱ)等),或核弛豫不够快的顺磁离子(如 Cu(Ⅱ)等)进行重组置换为既是顺磁而且核弛豫也很快的金属离子(如Co(Ⅱ),Ni(Ⅱ)等),从而使活性中心配位结构的~1HNMR谱与酶其余结构部分的~1H NMR谱分开,得以对金属酶活性中心配位结构进行直接研究.而重组方法,一般为利用EDTA等螯合剂,先将酶中的金属离子螯合出来经过透析,再用所需金属离子进行滴定重组,手续较繁.而且该重组方法也不能进行有关金属离子与酶活性中心金属离子的直接相互作用研究.本文则首次提出一种新方法,即直接外加氯化钴(CoCl_2)于铜锌超氧歧化酶(Cu_2Zn_2SOD)溶液中,测其~1H NMR谱来证实是否此方法可以用来研究这类金属酶活性中心配位结构,以及 CoCl_2与 Cu_2Zn_2SOD间是否存在相互作用,结果表明此新方法是可行的, CoCl_2与 Cu_2Zn_2SOD间存在着相互作用.     

对NaCl晶体~(23)Na NMR的FID节拍现象的一个新解释

对于NaCl晶体中~(23)Na核磁共振(NMR)的自由感应衰减(FID)信号的节拍现象,本文提出了一个新的解释。认为这样的FID所对应的非高斯型共振吸收线,实际上是由多重的高斯型谱线叠加而成的。使用本文所讨论的延迟取样的NMR(Delay Sompling NMR)方法——简称为DLNMR,不但可以展现出这些多谱线的结构,而且还发现这些谱线的自旋-自旋弛豫     

Cd-EGTA和La-EGTA的DNMR谱

自从1963年Kula等用~1H-NMR研究了金属EDTA络合物在水溶液中核磁谱和pH的关系以后,20多年来这方面研究一直未间断过。这是因为NMR方法不但可以研究其结构和立体化学问题,而且还可以在适当体系中研究金属和配位体间的迁移性及分子内的动态过程。1981年Mirti等观察到La-EGTA和Lu-EGTA的动态核磁共振谱(DNMR)。     

取代呲啶杂环碱在水中质子化作用平衡常数的测定

利用NMR方法来研究平衡反应的报道很多。例如用~1H NMR化学位移可测定pK_α值;也可以用NMR方法测定一些溶液平衡时的结构、溶剂化数和热力学函数;1~H、~(13)C和~(15)N NMR谱还可用来确定平衡中异构体存在的比例。本文利用Handloser的方法测定了具有不同取代基吡啶碱类的平衡常数,并从中推断这些基团的电子效应。     

苜蓿瘤菌中存在类角蛋白——研究中间纤维起源的新线索

根据生物化学性质及不同组织分布,以前将中间纤维(Intermediate filament)划分为5类:角蛋白(Keratin)、波形纤维蛋白(Vimentin)、结蛋白(Desmin)、胶质纤维酸性蛋白(Glial fila-ment)和神经纤维蛋白(Neurofilament).近年又发现一些新类型蛋白,它们分布在各种不同类型的动物细胞中.研究表明,在植物细胞中也至少存在角蛋白中间纤维体系.现在将核纤层蛋白(Lamin)也列入中间纤维蛋白家族.各类中间纤维都具有10nm纤维的形态学特征.角蛋白中间纤维的多肽性质非常复杂,含30多种多肽,分子量在40～70ku之间.根据角蛋白的等电点、分子量及抗原决定簇性质,将角蛋白分成两亚类:I型角蛋白即酸性角蛋白,分子量在40～57ku之间;Ⅱ型角蛋白为中性偏碱性,分子量在53～70ku.角蛋白中间纤维必定是这两类角蛋白即酸性和碱性角蛋白互补装配而成.     

强场下煤的13C NMR谱的定量修正

固体高分辨~(13)C NMR是研究煤结构的有力手段,利用交叉极化(CP)、魔角旋转(MAS)及质子大功率去耦(HPD)技术,可获得煤的固体高分辨谱,直接测量煤的芳香度(f_a)(定义为煤中芳香碳原子与总碳原子的比).结合偶极去相实验、变接触时间实验及分峰方法,可计算出12种煤结构参数.但是,由于~(13)C的天然丰度非常低,煤的~(13)C NMR谱在低场下测量是非常费时的,如在 Bruker WP-80谱仪(静磁场为 1.88 T)上测量,煤的CPMAS谱约需10h,而在高场谱仪Bruker MSL-400静磁场为 9.4 T)上测量.通常仅需10 min左右.所以,煤的~(13)CNMR谱以在高场测量为宜.但高场下CPMAS实验时有一个严重的问题,这就是因魔角旋转     

固体13C-NMR动态核极化增强的谱编辑实验

在核磁共振(NMR)领域,~(13)C-NMR是应用比较广泛的常规方法.但对于一些样品,如高聚物或生物大分子,其~(13)C谱中各信号峰互相重叠,这给谱的解析带来了困难.对液体样品,有许多技术如无畸变极化传递增强方法(DEPT)等可简化复杂的图谱,它们是根据与碳原子直接成键的氢原子个数来区分不同的~(13)C信号.而对固体样品,虽然用交叉极化(CP)结合魔角旋转(MAS)及质子大功率去耦技术可获得高分辨~(13)C谱,但对严重重迭的谱,也急需发展谱编辑技术.近年来,吴肖令等在深入研究交叉极化动力学的基础上,提出了固体~(13)C CPMAS谱的谱编辑技术,应用该方法,可以得到分别仅含C,CH,CH_2,CH_3信号峰的各个子谱,从而大大简化了图谱,给谱的解析带来了极大的方便,因而在固体NMR领域内引起了广泛的注意.     

硝酸稀土与甘氨酸固体配合物的合成及表征

稀土在羊毛染色中作为助染剂和在钙蛋白中作为钙离子的探针已有研究,某些稀土氨基酸具有消炎、杀菌、降血糖作用.因此研究稀土离子与蛋白质的基本结构单元——氨基酸的相互作用显得非常重要.由于稀土硝酸盐氨基酸配合物在水中的溶解度大,不易获得固体,文献报道甚少.本文制备了未见文献报道的组成为RE(Gly)_2(NO_3)_3·2H_2O (RE=La～Nd,Sm～Er,Yb,Y)等13种固态配合物并对它们进行了表征.1 实验部分1.1 试剂与仪器RE(NO_3)_3·nH_2O按文献[3]的方法制备;α-Gly为B.R.(广东汕头红卫化工厂),二次重结晶后使用,纯度>99.5%,232℃分解;IR-440红外分光光度计,KBr压片(日本岛津公司);RF-540萤光分光光度计,样品为10~(-5)mol·L~(-1)水溶液(日本岛津公司);Lambda 17型紫外-可见分光光度计,样品为10~(-5)mol·L~(-1)水溶液(PE公司);UV-365紫外分光光度计,KBr压片(日本);D/max-IIIC型衍射仪,CuKα靶(日本理学);TG-7型热重分析仪,样重2mg左右,升温速率10℃·min~(-1)(PE公司).1.2 分析方法RE~(3+)含量用EDTA容量法测定;Gly含量用甲醛碱量法测定,测定前用K_2C_2O_4溶液作沉淀剂掩蔽RE~(3+)的干扰.按RE(NO_3)_3:Gly=1:2摩尔比称样加水溶解,70～80℃水浴反应3～4h(pH≈6),浓缩结晶,过滤后晶体用无水乙醇洗涤后在P_4     

与对称性相关的蛋白质序列-结构关系

蛋白质的氨基酸序列如何编码它的三级结构是一个极具挑战性的问题[1~3].虽然蛋白质的氨基酸序列看起来非常不规则,但它编码的三级结构表现出明显的规则性.例如,许多蛋白质具有对称的三级结构,但它们的氨基酸序列看起来象随机序列.因此人们对蛋白质序列关联性进行了大量的研究[4~8],希望确定蛋白质序列是否是随机的.然而,这些研究给出了相反的结果,一些研究表明蛋白质序列与随机序列不可分,而另外一些研究认为蛋白质序列不是随机的.本文将研究3种小的α类蛋白质结构域.这些是具有对称三级结构的最简单的蛋白质结构域.我们将说明这些结构域的…     

煤的固体高分辨~(13)C-NMR谱

~1H-~(13)C交叉极化和质子大功率去耦(GP)与魔角旋转(MAS)相结合,即~(13)C-CPMAS能获得许多有机固体的高分辨NMR谱。~(13)C-GPMAS在固体矿物燃料的研究中已经取得有益的结果,例如研究煤的形成过程、估计石油潜力。这证明~(13)C-GPMAS是一种有效的研究手段。     

魔角旋转NMR的同步取数

样品绕与外加磁场方向成β=cos~(-1)1/3~(1/2)角的轴快速旋转可以消除固体中的多种谱线增宽,这一奇异的角度被称为“魔角”,这一技术称为魔角旋转(MAS),如今,MAS是获得固体高分辨NMR的一种非常重要的方法。 核的相互作用哈密顿量通常写为     

干酪根的~(13)C NMR研究——用有机碳三种结构组成表征干酪根的演化

干酪根的化学和演化过程的表征方法,正由传统的元素组成向结构组成的方向发展。如应用红外光谱与X射线衍射分析等技术,近年来已取得进展。固体~(13)C核磁共振(NMR)技术是研究煤化学结构的新的有力手段,我们将这一技术推广应用于我国一些油气田源岩中干酪根的化学结构,据此提出了用干酪根有机碳的三种结构组成构成的三角坐标演化图,该图     

低密度聚乙烯光引发交联结构的~(13)CNMR研究

高分辨溶液~(13)C核磁共振(NMR)已经成功地应用于测定聚乙烯高能辐射所产生的交联点结构的类型和数目.在合适的条件下,其检测灵敏度可达万分之0.5个结构单元.聚乙烯的光引发交联近年来已被广泛研究,其光引发交联过程中所产生的自由基中间体已用自旋捕捉结合电子自旋共振技术进行了观测和鉴定,并推测了在聚乙烯熔融态光交联条件下H型交联点可能占主导地位.然而,我们尚未得到直接和定量的证据来证实这一推论,而且至今尚未见聚乙烯光交联点的~(13)C NMR研究的报道.因此,我们一直有着极大的兴趣在于     

固体C_(60)在高压下的状态方程与相变

自从固体C_(60)被发现以来,人们已对固体C_(60)在常压下的性质进行了广泛的研究.近几年来,人们对固体C_(60)在高压下的晶体结构、电学性质与光学性质等进行了一些研究,观测到一些新的和有趣的现象.高压X光衍射测量和电阻测量表明固体C_(60)在大约15～22GPa范围内有一个相变.最近的研究还表明固体C_(60)在249K时也有一个相变,是从高温fcc结构变成低温sc结构,而且这个有序-无序转变温度随着压力增加而增加,所以在室温下,     

一种改进的研究蛋白质-蛋白质相互作用的平均势方法

在原子水平上发展了一种距离相关的用于研究蛋白质-蛋白质相互作用的平均势(potential of mean force, 简称PMF)方法. 与传统理论模型相比, 我们的模型考虑了蛋白质系统的复杂环境因素. 这种改进使得该模型能够给出物理上更合理和准确的势函数形式. 得到这样的势函数是正确描述蛋白质结构及相互作用的前提条件. 而且借助于改进后的方法, 还可以对蛋白质中残基相互作用的空间拓扑规律进行研究. 期望这种改进将促进平均势方法在蛋白质科学其他领域, 如蛋白质折叠识别, 结构预测及热稳定性预测中的应用和发展.     

新核磁共振波谱仪

1979年春天,美国卡内基-梅朗(Carnegie-Mellon)大学的一台新的核磁共振(NMR)波谱仪投入实验工作. 这台新的装置在14.1特斯拉的超导磁场中得到质子的最高进动频率为600兆赫.这是目前NMR波谱仪达到的最高磁场.目前市场上能得到的带有持久(电流)超导线圈的NMR波谱仪的最高磁场为8.4特斯拉,相当于360兆赫.400兆赫的NMR波谱仪正开始出现于市场上.在没有谱线随磁场提高而增宽的情形下,生物化学和生物物理研究工作者利用这台仪器可以期望在分开不同分子环境的氢核的NMR峰时,把分辨率提高一倍. 这台Carnegie-Mellon NMR波谱仪能区别共振频率仅相差0.3赫(5×10~(-10))的结构.这样的灵敏     

羊毛角蛋白浓度对其双硫键重建的影响

发现了从羊毛提取的角蛋白的浓度对其在透析过程中双硫键重建的影响, 即在较高浓度时角蛋白聚集体中形成交联网状结构, 而在较低浓度时优先形成分子内双硫键. 这项初步研究展示了在不加入其他化学试剂的条件下通过简单的方法调控角蛋白链间交联的可能性, 有助于构筑生物大分子的自组装体.     

4-乙烯吡啶与丙烯酸共聚物的~(13)C NMR研究

~(13)C NMR已经成为高聚物结构研究极为有效的手段。通过高聚物~(13)C NMR研究,可以确定高聚物各种单元组的分布几率,数均序列长度等重要参数,而且还能判断聚合过程中的单体加成统计规律。然而在许多共聚物的~(13)c NMR研究中,通常不考虑由r连接(即“头-头”或“尾-尾”连接)所产生的构型变化,显然这是不全面的。本工作研究结果表明,r构型在4-乙烯吡啶与丙烯酸的共聚物中占有相当大的几率。本文排出了共聚物以乙烯吡啶为中心的三单元组全部16种可能构型,通过均聚物与共聚物谱线的比较,确定吡啶环上3,5位~(13)C谱线的归属,获得二单元组分布几率和m,r构型分布几率,证明了本聚合过程服从一级Markov统计规律,同时还确定Markov链转移几率,共聚物的同构数均序列长度及单体竞聚率。