适用于膜蛋白的高效固体NMR新方法研究
批准号:
21775161
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
张正逢
依托单位:
学科分类:
B0403.谱学方法与理论
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵伟静、李建平、马涛、赵永祥、邓静、谭欢
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中文摘要
魔角旋转固体NMR可在磷脂膜中研究膜蛋白,被认为是解析膜蛋白三维结构的最有前途的技术之一。但是,与X-射线衍射和液体NMR等成熟的分析技术相比,固体NMR的多维实验非常耗时,导致固体NMR研究蛋白质结构的周期非常长。目前,耗时的固体NMR多维实验已经成为制约固体NMR解析膜蛋白三维结构的主要因素之一。本项目拟以NMR模拟为主要工具,在模拟中嵌入反映膜蛋白结构和动力学的特征变量,利用基于优化控制的模拟策略,发展适用于膜蛋白的高效固体NMR新方法——固体NMR异核/同核偶极重耦方法和谱编辑方法。应用这些新方法,提高固体NMR实验中的磁化传递效率或谱编辑效率,从而建立一组更适用于膜蛋白的快速的固体NMR多维实验,将实验时间缩短至当前的1/4~1/2。预计本项目的顺利实施将极大地加速固体NMR解析膜蛋白三维结构的研究。
英文摘要
Magic-angle spinning (MAS) solid-state NMR (ssNMR) is regarded as one of the most perspective techniques to elucidate three-dimensional structures of membrane proteins (MPs) in native-like phospholipid membranes. However, compared to the mature analytical techniques such as X-ray diffraction and solution NMR, multi-dimensional ssNMR experiments are so time-consuming that the term of structural characterization of MPs by ssNMR is very long. At present, the time-consuming multi-dimensional ssNMR experiments have been a major factor that limits the structural determination of MPs. In this project, we will develop two highly efficient ssNMR methods, using optimal-control NMR simulations which include the characteristic variables of structural and dynamical features of MPs. The methods are developed for heteronuclear/homonuclear dipolar recoupling or spectral editing. Using these methods, we can improve the efficiencies of magnetization transfer or spectral editing, and hence establish a suit of fast multi-dimensional ssNMR experiments to reduce the experimental time by a factor of 2-4. The project is expected to greatly accelerate the structural studies of MPs by ssNMR.
高效的固体NMR方法是促进固体NMR研究膜蛋白的主要因素。本项目建立了以相位优化为主要策略,结合与蛋白质相关的NMR参数特征,发展了3种更适用于膜蛋白的、更高效的固体NMR新方法。我们发展一种具有频带选择性的13C-13C同核重耦方法PR5,能够将蛋白质中13Cα-13Cβ的传递效率提高~ 60%,从而将实验时间缩短至40%;发展了一类具有频率选择性的同核重耦SPR-Nn方法及其理论,实现了在不同旋转条件下的1H-1H或13C-13C相关信号的选择性增强,有利于探测与结构相关的距离信息;设计了一种基于13C化学位移差异的谱编辑技术,简化了固体NMR多维相关谱,有利于膜蛋白的信号分析。这些新方法将促进膜蛋白以及药物的固体NMR研究。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Selectively Enhanced 1H–1H Correlations in Proton-Detected Solid-State NMR under Ultrafast MAS Conditions
超快 MAS 条件下质子检测固态 NMR 中选择性增强的 1H–1H 相关性
DOI:10.1021/acs.jpclett.0c02412
发表时间:2020
期刊:Journal of Physical Chemistry Letters
影响因子:5.7
作者:Zhengfeng Zhang;Andres Oss;Mai-Liis Org;Ago Samoson;Mingyue Li;Huan Tan;Yongchao Su;Jun Yang
通讯作者:Jun Yang
Optimization of band-selective homonuclear dipolar recoupling in solid-state NMR by a numerical phase search
通过数值相位搜索优化固态 NMR 中的带选择性同核偶极重耦合
DOI:10.1063/1.5092986
发表时间:2019-04-21
期刊:JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
影响因子:4.4
作者:Zhang,Zhengfeng;Liu,Hui;Yang,Jun
通讯作者:Yang,Jun
Theory of frequency-selective homonuclear dipolar recoupling in solid-state NMR
固态核磁共振中频率选择性同核偶极重耦合理论
DOI:10.1063/5.0065396
发表时间:2021
期刊:Journal of Chemical Physics
影响因子:4.4
作者:Xiao Hang;Zhang Zhengfeng;Yang Jun
通讯作者:Yang Jun
Gating Mechanism of Aquaporin Z in Synthetic Bilayers and Native Membranes Revealed by Solid-State NMR Spectroscopy
固态核磁共振波谱揭示合成双层和天然膜中水通道蛋白 Z 的门控机制
DOI:10.1021/jacs.8b03446
发表时间:2018
期刊:Journal of the American Chemical Society
影响因子:15
作者:Zhao Yongxiang;Xie Huayong;Wang Lili;Shen Yang;Chen Wei;Song Benteng;Zhang Zhengfeng;Zheng Anmin;Lin Qingsong;Fu Riqiang;Wang Jufang;Yang Jun
通讯作者:Yang Jun
Solid-state NMR chemical shift assignments of aquaporin Z in lipid bilayers
脂质双层中水通道蛋白 Z 的固态 NMR 化学位移分配
DOI:10.1007/s12104-018-9832-5
发表时间:2018-06
期刊:Biomolecular NMR Assignments
影响因子:0.9
作者:Xie Huayong;Zhao Yongxiang;Wang Jing;Zhang Zhengfeng;Yang Jun
通讯作者:Yang Jun
超高速魔角旋转下测量全质子化膜蛋白中1H-1H长程距离的固体NMR新方法
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62万元
- 批准年份:2020
- 负责人:张正逢
- 依托单位:
用于研究膜蛋白中柔性残基的固体NMR新方法
- 批准号:21405171
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:张正逢
- 依托单位:
国内基金
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