Highly bioresistant, hydrophilic and rigidly linked trityl-nitroxide biradicals for cellular high-field dynamic nuclear polarization.
Highly bioresistant, hydrophilic and rigidly linked trityl-nitroxide biradicals for cellular high-field dynamic nuclear polarization.
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用于细胞高场动态核极化的高度生物抗性、亲水性和刚性连接的三苯甲基氮氧双自由基
DOI：
10.1039/d2sc04668g
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发表时间：
2022-12-07
期刊：
影响因子：
8.4
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
细胞动态核极化（DNP）是克服固态核磁共振（ssNMR）光谱固有灵敏度限制的有效手段，从而能够在天然环境中进行原子水平的生物分子表征。实现DNP信号增强依赖于用双自由基极化剂（PA）掺杂生物制剂。不幸的是，PA在细胞内的性能通常受到它们对细胞腔的还原性质的敏感性的限制。在此，我们报告了一种高度生物抗性和亲水性PA（StaPol-1）的合成和表征，该PA包含通过刚性哌嗪接头连接到偕-二乙基吡咯啉氮氧化物的三苯甲基自由基OX 063。在还原剂如抗坏血酸盐存在下和在HeLa细胞裂解物中的EPR实验证明了StaPol-1的还原抗性。在18.8 T下在小分子、蛋白质和细胞裂解物中观察到的高DNP增强证实StaPol-1是在还原环境中在高磁场下对生物分子系统进行DNP ssNMR研究的优异PA。新的极化剂结合了极高的生物抗性和在高磁场下优异的DNP性能，并在18.8 T下为HeLa细胞裂解物中的[13 C，15 N]-泛素提供183的均匀DNP增强。
Cellular dynamic nuclear polarization (DNP) has been an effective means of overcoming the intrinsic sensitivity limitations of solid-state nuclear magnetic resonance (ssNMR) spectroscopy, thus enabling atomic-level biomolecular characterization in native environments. Achieving DNP signal enhancement relies on doping biological preparations with biradical polarizing agents (PAs). Unfortunately, PA performance within cells is often limited by their sensitivity to the reductive nature of the cellular lumen. Herein, we report the synthesis and characterization of a highly bioresistant and hydrophilic PA (StaPol-1) comprising the trityl radical OX063 ligated to a gem-diethyl pyrroline nitroxide via a rigid piperazine linker. EPR experiments in the presence of reducing agents such as ascorbate and in HeLa cell lysates demonstrate the reduction resistance of StaPol-1. High DNP enhancements seen in small molecules, proteins and cell lysates at 18.8 T confirm that StaPol-1 is an excellent PA for DNP ssNMR investigations of biomolecular systems at high magnetic fields in reductive environments. The new polarizing agent combines extraordinarily high bioresistance with excellent DNP performance at high magnetic fields and provides uniform DNP enhancement of 183 at 18.8 T for [13C, 15N]-ubiquitin in HeLa cell lysates.
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固体和溶液生物NMR的高场动态核极化。
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1
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Barnes, A. B.;De Paepe, G.;van der Wel, P. C. A.;Hu, K. -N.;Joo, C. -G.;Bajaj, V. S.;Mak-Jurkauskas, M. L.;Sirigiri, J. R.;Herzfeld, J.;Temkin, R. J.;Griffin, R. G.
通讯作者：
Griffin, R. G.
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2.9
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通讯作者：
Barnes, Alexander B.
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Cai, Xinyi;Paioni, Alessandra Lucini;Liu, Yangping
通讯作者：
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DOI：
10.1002/anie.202114103
发表时间：
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Angewandte Chemie (International ed. in English)
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--
作者：
Harrabi R;Halbritter T;Aussenac F;Dakhlaoui O;van Tol J;Damodaran KK;Lee D;Paul S;Hediger S;Mentink-Vigier F;Sigurdsson ST;De Paëpe G
通讯作者：
De Paëpe G
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作者：
Frederick KK;Michaelis VK;Corzilius B;Ong TC;Jacavone AC;Griffin RG;Lindquist S
通讯作者：
Lindquist S