Progress in proton-detected solid-state NMR (SSNMR): Super-fast 2D SSNMR collection for nano-mole-scale proteins.
Progress in proton-detected solid-state NMR (SSNMR): Super-fast 2D SSNMR collection for nano-mole-scale proteins.
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DOI：
10.1016/j.jmr.2017.11.011
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发表时间：
2018-01
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Kamihara T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ishii Y;Wickramasinghe A;Matsuda I;Endo Y;Ishii Y;Nishiyama Y;Nemoto T;Kamihara T
质子检测固态核磁共振（SSNMR）波谱因其在分析痕量淀粉样蛋白和其他重要生物系统中出色的灵敏度和有效性而备受关注。在这篇透视文章中，我们介绍了使用“超快”魔角旋转 (MAS) 在 80-100 kHz 旋转速率 (νR) 下检测 1H SSNMR 的最新灵敏度极限。结果表明，1H 检测的 SSNMR 在 νR 为 100 kHz 时具有高灵敏度，并且使用顺磁辅助压缩数据收集 (PACC) 方法进行快速回收，可以“超快速”收集 1H 检测的 2D 蛋白质 SSNMR。仅在 9 秒内就获得了 ~27 nmol 均匀 13C 和 15N 标记的微晶形式 GB1 蛋白样品的 1H 检测的 2D 1H–15N 相关 SSNMR 谱，具有 50% 的非均匀采样和 100 ms 的短循环延迟。其他数据表明，现在可以通过 1H 检测的 2D 1H–15N SSNMR 在 5.9 小时内以 5 的标称信噪比检测低至 1 nmol 的蛋白质。所证明的灵敏度可与现代溶液蛋白质 NMR 相媲美。此外，本文还总结了超快 MAS 和 1H 检测对蛋白质 SSNMR 光谱分辨率和灵敏度的影响。从理论和实验两个方面概述了 1H 检测的蛋白质 SSNMR 在信号分配和结构阐明方面的最新进展。
Proton-detected solid-state NMR (SSNMR) spectroscopy has attracted much attention due to its excellent sensitivity and effectiveness in the analysis of trace amounts of amyloid proteins and other important biological systems. In this perspective article, we present the recent sensitivity limit of 1H-detected SSNMR using “ultra-fast” magic-angle spinning (MAS) at a spinning rate (νR) of 80–100 kHz. It was demonstrated that the high sensitivity of 1H-detected SSNMR at νR of 100 kHz and fast recycling using the paramagnetic-assisted condensed data collection (PACC) approach permitted “super-fast” collection of 1H-detected 2D protein SSNMR. A 1H-detected 2D 1H–15N correlation SSNMR spectrum for ~27 nmol of a uniformly 13C- and 15N-labeled GB1 protein sample in microcrystalline form was acquired in only 9 s with 50% non-uniform sampling and short recycle delays of 100 ms. Additional data suggests that it is now feasible to detect as little as 1 nmol of the protein in 5.9 h by 1H-detected 2D 1H–15N SSNMR at a nominal signal-to-noise ratio of five. The demonstrated sensitivity is comparable to that of modern solution protein NMR. Moreover, this article summarizes the influence of ultra-fast MAS and 1H-detection on the spectral resolution and sensitivity of protein SSNMR. Recent progress in signal assignment and structural elucidation by 1H-detected protein SSNMR is outlined with both theoretical and experimental aspects.
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