กล่องเครื่องมือ MAS solid-state NMR ที่รวดเร็วสำหรับชีวโมเลกุล | หมายเหตุการใช้งาน

NM210002E

Solid-state NMR เป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์ในการอธิบายโครงสร้างโปรตีน ทั้งๆ ที่เต็มที่ ¹³C และ ¹⁵จำเป็นต้องมีตัวอย่างที่ติดฉลาก N ตัวอย่าง โซลิดสเตต NMR ให้ข้อมูลเสริมหรือข้อมูลเฉพาะที่ไม่สามารถเข้าถึงได้โดยวิธีการทั่วไปอื่นๆ ตัวอย่างเช่น โดยหลักการแล้ว ไม่มีขีดจำกัดบนหรือล่างสำหรับน้ำหนักโมเลกุลใน NMR แบบโซลิดสเตต ซึ่งแตกต่างจากโซลูชัน NMR และ cryo EM นอกจากนี้ NMR แบบโซลิดสเตตยังเป็นตัวตรวจสอบที่ละเอียดอ่อนมากของพลวัตในท้องถิ่น หนึ่งในสิ่งกีดขวางของ NMR แบบโซลิดสเตตคือปริมาณตัวอย่าง อันที่จริง จำเป็นต้องมีตัวอย่าง 20 – 50 มก. ที่ติดฉลากอย่างครบถ้วน (ราคาแพง!) สำหรับโรเตอร์ MAS 3.2 มม. / 4 มม. อย่างไรก็ตาม การพัฒนาล่าสุดทำให้อัตรา MAS สูงกว่า 70 kHz เปลี่ยนแปลงสถานการณ์โดยสิ้นเชิง [1] อันที่จริง โรเตอร์ MAS 0.75 มม. (1 มม.) ที่ใช้สำหรับการทดลอง MAS ที่รวดเร็ว (สูงสุด 120 (80) kHz) ต้องการตัวอย่างเพียง 290 (800) nL เท่านั้น ทำให้สามารถตรวจวัด NMR แบบโซลิดสเตตบนปริมาณมิลลิกรัมย่อยของ ตัวอย่าง. ข้อได้เปรียบที่ยอดเยี่ยมอีกประการของ MAS ที่รวดเร็วคือการหาค่าเฉลี่ยจากปฏิกิริยาแอนไอโซโทรปิกส่วนใหญ่ ทำให้สามารถใช้แผนพลังงานต่ำ (การแยกส่วน การควบแน่น การแยกขั้ว ฯลฯ) ซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงไม่ให้ตัวอย่างร้อน ความละเอียดสูง ¹H spectra จะพร้อมใช้งานในสภาวะเหล่านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโปรตีน microcrystalline นี่คือข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของ MAS ที่รวดเร็ว เนื่องจาก ¹การตรวจจับ H ช่วยเพิ่มความไวได้อย่างมากเมื่อเทียบกับแบบดั้งเดิม ¹³การตรวจจับซี ด้วยเหตุนี้ NMR แบบโซลิดสเตตของ MAS ที่รวดเร็วจึงเป็นเครื่องมืออเนกประสงค์ในการศึกษาโครงสร้างและพลวัตของชีวโมเลกุล ซึ่งขั้นตอนแรกคือการกำหนดเรโซแนนซ์เฉพาะลำดับ ด้วยเหตุนี้ การทดสอบที่จำเป็นสำหรับการกำหนดแบ็คโบนและไซด์เชนแบบต่อเนื่องจึงถูกสร้างขึ้นมาอย่างดี [2] ในที่นี้ เราขอแนะนำกล่องเครื่องมือที่มีให้สำหรับซอฟต์แวร์ Delta พร้อมตัวอย่างโปรตีน Het-s (226-280) ที่มีโปรตอนเต็มที่

[1] รีวิว: Y. Nishiyama, Solid State Nucl. แม็กน. เรสัน. 78 (2016) 24-36.
[2] E. Barbet-Massin et al., J. Am. เคมี. ซ. 136 (2014) 12489-12497.

รูปที่ 1 สเปกตรัม 3D hCaNH ของ Het-s (226-280) วัดโดยใช้โพรบ HCN MAS 1 มม. กับสเปกโตรมิเตอร์ JNM-ECZ900R ที่ 21.1 T อัตรา MAS ตั้งไว้ที่ 70 kHz
เอื้อเฟื้อข้อมูลโดย Prof. Antoine Loquet (Université Bordeaux) และ Dr. Yusuke Nishiyama (RIKEN)

รูปที่ 2 พื้นฐาน 2D ¹H/¹⁵N การทดลองสหสัมพันธ์ สี่เหลี่ยมที่เติมและเปิดแสดงถึงพัลส์ π/2 และ π ตามลำดับ

รูปที่ 2 (ต่อ) hCONH และ hCaNH เพื่อโพรบที่ถูกผูกมัด ¹³C/¹⁵N/¹การเชื่อมต่อ H

รูปที่ 2 (ต่อ) การทดลอง hcaCbcaNH และ hcoCAcoNH สำหรับไซด์เชนและแบ็คโบน [3]

[3] E. Barbet-Massin และคณะ, J. Biomol น.ม. 56 (2013) 379-386.

รูปที่ 3 การกำหนดลำดับของสัญญาณแกนหลักของ Het-s (226-280) ที่วัดโดยใช้โพรบ HCN MAS 1 มม. พร้อมสเปกโตรมิเตอร์ JNM-ECZ900R ที่อัตรา 21.1 T. MAS ตั้งไว้ที่ 70 kHz มีการแสดงแถบ CH ของสเปกตรัม hCaNH และ hcoCAcoNH
เอื้อเฟื้อข้อมูลโดย Prof. Antoine Loquet (Université Bordeaux) และ Dr. Yusuke Nishiyama (RIKEN)