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超快魔角旋转下(≥100kHz)用于生物固体样品质子检测的核磁共振方法

批准号:
22104091
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
王健
依托单位:
学科分类:
谱学理论与方法
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王健

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
固体核磁共振作为一种强大的波谱技术,可以在原子层面无损地研究半固态、固态样品中分子的结构和运动信息。几十年来,固体核磁共振技术取得了巨大的进步,这其中包括魔角旋转的发明。这些重要的进展让固体核磁在自然科学的各个学科都有非常广泛的应用。为了提高固体核磁的灵敏度和分辨率,人们一直在追求更高的魔角旋转速度。目前魔角转速超过100kHz的固体核磁探头已经商业化,在这么高的转速下,就算对于全质子的样品,高分辨的氢检测固体核磁实验也变得直接可行。然而当魔角旋转速度提升到一个前所未有的高度时,新的世界向我们打开,值得我们去探索,比如在超快转速下的自旋动力学,多少程度的1H-1H偶极相互作用被魔角旋转所平均,在低转速下开发的实验方法如何更有效地应用在新的转速条件下等。在本研究项目中,我们将尝试回答以上问题,开发完善用于蛋白质三维结构解析的氢检测实验策略,同时以氢作为新的探针探究分子的动力学。
英文摘要
Solid-state nuclear magnetic resonance (ssNMR) has emerged as an extremely powerful spectroscopic technique for non-destructively studying the structures and the dynamics of molecules in solid or semi-solid state at atomic resolution. Numerous advances in instrumentation and methodology over decades, in particular the invention of the magic-angle spinning (MAS), have expanded the applications of ssNMR for topics ranging from material sciences to structural biology. To improve the sensitivity and resolution, higher and higher MAS rates were achieved. Now MAS rates exceeding 100 kHz are attainable for commercially available probes, which makes the proton-detected experiments can be conducted directly with high resolution even for fully-protonated substrates. However, this is a new regime we just touch on, there are lots of unknowns worth exploring, like the spin dynamics under the ultrafast MAS condition, the extent of reduction for 1H-1H dipolar couplings and how the methodologies developed for low MAS rates can be tailored for new applications. In this project, we will study these key scientific concerns mentioned above, and establish the proton-detected ssNMR strategies for solving 3D protein structure and extracting dynamic information.
随着近期超高速魔角旋转技术的进步,高分辨固体氢检测核磁共振技术正发展成为一种研究结构和动力学信息的高效手段,尤其对于全质子化的生物固体样品体系,诸如常见的淀粉样蛋白纤维、组装在膜环境中的膜蛋白、骨头类材料等。尽管很多前期的研究工作已经证明超高速魔角旋转下的氢检测方法有着诸多方面的优势,而且旋转速度超过100 kHz的魔角旋转核磁探头已经商业化,但是目前该方法并没有被广泛地应用起来,尤其在中国,这里面存在很多挑战和限制。在本项目中,为了达到让超高速魔角旋转氢检测技术更高效和易用这一目标,我们从样品封装到实验序列方法上完成了一些列的策略优化设计。最后,我们利用超高速氢检测技术成功地解析了鼠源RIPK1蛋白的三维纤维结构,这是一种重要的功能性纤维结构单元,参与多种细胞凋亡和炎症的信号通路调控。
超快魔角旋转下(≥100kHz)用于生物固体样品质子检测的核磁共振方法
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    王健
  • 依托单位:
国内基金
海外基金