高磁場動的核分極固体NMRの生体系応用法の開発

高场动态核极化固态NMR生物系统应用的发展

• 批准号: 11F01798
• 负责人: 藤原 敏道
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11F01798/
• 关键词: 固体核磁気共鳴; 光励起スピン; 光化学反応誘起動的核分極; 常磁性緩和; 核磁気共鳴; 動的核分極; 生体分子; 超偏極法

これまで私たちは高磁場動的核分極法によるNMRの高感度化装置の開発を行って来た。この方法で, 14.1Tの高磁場(1H-NMR共鳴周波数600MHz)で, 有機物について通常法に比べ約500倍の固体NMR感度向上を実現した。この方法では, 電子スピンを安定ラジカルとして試料に加え, 約30Kの温度で電子スピン遷移を飽和させる高出力テラヘルツ波を照射する。この装置は, 最高磁場で動的核分極法を実現したこと, 最低温度でマジック角試料回転を行ったこと, テラヘルツ波の周波数可変性を導入したなど, 動的核分極について多くの世界初の記録を持つ。この装置の試作装置がほぼ完成したことにより, 本研究では, これを蛋白質などの構造解析に用いるための方法論を開発する。これが当初の目的であった。この方法の応用として, 平成24年度は光励起ラジカルを用いて, 動的核分極法を行う実験を行った。この方法では, サブミリ波の代わりに可視レーザー光を用い, 実験は容易になる。実験では, 色素としてフラビンを用いてアミノ酸のNMR感度向上を試みた。まず, 溶液中ではこの実験により感度が10倍向上することを確認した。固体中では, 極低温でのみこの効果が確認できた。これは, 光励起により三重項スピンが励起され, 核スピンの縦緩和が促進さえたことによると考えられた。この実験を再現性よく行うためのガラスマトリックスの組成を検討して, グリセロールがすぐれていることも確認した。この効果は, 極低温で脱気したとき顕著に観測された。これにより, 高い分解能を持つマジック角試料回転固体NMRンにより電子スピン励起状態を詳細に検討できることが分かった。この時, 透明なロータにサンプルを入れて測定した。この方法では, 観測時には光照射をオフにすることで常磁性緩和による線幅の増加はなく, 常磁性緩和による実験くり返し速度の向上を計ることができ有用であることが分かった。

<s:1> れまで private たち たち high magnetic field dynamic nuclear polarization method によるNMR <s:1> high-sensitivity device <e:1> is developed を and って to た. The <s:1> <s:1> method で, 14.1T <s:1> high magnetic field (1H-NMR resonance frequency 600MHz)で, organic matter に を て て the conventional method に is about 500 times that of べ <s:1>. The NMR sensitivity of the <s:1> solid is upward を. The actual phenomenon is た た. こ の way で は, electronic ス ピ ン を settle ラ ジ カ ル と し て sample に え, about 30 k の temperature で electronic ス ピ ン migration を saturated さ せ る higher force テ ラ ヘ ル を ツ wave irradiation す る. こ は の device, the highest magnetic field を で dynamic nuclear polarization method be presently し た こ と, minimum temperature で マ ジ ッ ク Angle sample back planning line を っ た こ と, テ ラ ヘ ル ツ wave の cycle for variations can be を import し た な ど, dynamic nuclear polarization に つ い て く more early の world record の を つ. Device こ の の attempt が ほ ぼ complete し た こ と に よ り, this study で は, こ れ を protein な ど の structure に with い る た め の methodology を open 発 す る. The original purpose of れが れが is であった. こ の way の 応 with と し て, pp.47-53 24 year は excitation light up ラ ジ カ ル を with い て, dynamic nuclear polarization method line を う be 験 を line っ た. こ の way で は, サ ブ ミ リ wave generation の わ り に visual レ ー ザ ー light を い, be 験 は easy に な る. Experiment: で みた, pigment: と てフラビ を を を, <s:1> てア ノ acid: <s:1> NMR sensitivity upward を test みた. Youdaoplaceholder0, in the solution, the で で とを た <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> experience によ まず sensitivity が10 times higher する とを とを とを とを とを confirm the た. The effect of で in solids and extremely low temperature で <s:1> み み た が confirms で た た. こ れ は, excitation light up に よ り triple item ス ピ ン が wound up さ れ, nuclear ス ピ ン の 縦 ease が promote さ え た こ と に よ る と exam え ら れ た. こ の be 験 を reproducibility よ く line う た め の ガ ラ ス マ ト リ ッ ク ス の composition を beg し 検 て, グ リ セ ロ ー ル が す ぐ れ て い る こ と も confirm し た. The results of <s:1> に観, extremely low temperature で degassing たと 顕 顕 に観 measurement された. こ れ に よ り, high い decomposition can を hold つ マ ジ ッ ク Angle sample back to the planning of solid NMR ン に よ り electronic ス ピ ン excitation state を detailed に beg で 検 き る こ と が points か っ た. When <s:1>, transparent なロ なロ タにサ プ プ プ を を is inserted into れて for the determination of た た. こ の way で は, 観 time-measuring に は light を オ フ に す る こ と で paramagnetism ease に よ る line width の raised plus は な く, often magnetic ease に よ る be 験 く り return の し speed up を meter る こ と が で き useful で あ る こ と が points か っ た.

项目成果

マジック角試料回転プローブでの光照射NMR実験法の検討

使用魔角样品旋转探头的光照射核磁共振实验方法的检验

• 发表时间: 2011
• 作者: 笹原久武;松木陽;藤原敏道
• 通讯作者: 藤原敏道

NMR Signal Enhancement by Solid-State Laser Induced Paramagnetic Relaxation

固态激光诱导顺磁弛豫增强 NMR 信号

• 发表时间: 2013
• 作者: S. Fuse;K.Ushijima;T. Ushijima and N. Kurosaki;宮ノ入 洋平;伊原 誠;Masako Koyama;Y. Matsuki
• 通讯作者: Y. Matsuki