選択的同位体ラベリングとLC-フォト-CIDNPは,低ナノモラー濃度でのNMRスペクトロシーを可能にします
Hanming Yang1, Siyu Li1, Clayton A Mickles1
1Department of Chemistry, University of Wisconsin─Madison, 1101 University Avenue, Madison, Wisconsin 53706, United States.
核磁気共振 (NMR) のスペクトロスコピーの感度は,低濃度光化学的に誘発されたダイナミックな核極化 (LC-photo-CIDNP) を使用して強化されます. スピンで希釈されたトリプトファンの同位体は,希釈されたサンプルを検出するためにLC-フォト-CIDNPのハイパーポラライゼーションを著しく強化します.
科学分野:
- 生物物理化学
- スペクトロスコーピー
- 構造生物学
背景:
- 核磁共振 (NMR) スペクトロスコピーは分子構造とダイナミクスにとって極めて重要です.
- 限られた感度により,稀なサンプルでのNMRの適用は制限されます.
- 低濃度の光化学的に誘発されたダイナミック核極化 (LC-フォト-CIDNP) は,アロマティックアミノ酸に対するNMR感受性を高めます.
研究 の 目的:
- LC-フォト-CIDNPハイパーポラライゼーションに対するNMR不活性核の近接の影響を調査する.
- 非常に稀な生物学的分子を検出する NMR 感度を高めること.
- 先進的なNMRアプリケーションのスピン稀薄化同位体の有用性を実証する.
主な方法:
- スピンが薄まったシステムにおけるハイパーポラライゼーションの理論的予測
- スピンが薄められたトリプトファンの同位体 (Trp-α-13C-β,β,2,4,5,6,7-d7) を使用する.
- LC-フォト-CIDNPを用いた NMR 感度強化の実験的検証
主要な成果:
- 標的部位近くのNMR活性核の欠如は,LC-フォト-CIDNPのハイパーポラライゼーションを著しく増加させる.
- オーケストラ 4倍感度向上は,スピンで希釈された Trp izotopologで達成されました.
- 数秒以内に20 nMの濃度 (限度3 ng) を検出し,細胞のない抽出物では1 μMを検出する.
結論:
- Spin-dilution戦略は,LC-フォト-CIDNPの感度を効果的に高めています.
- この進歩により 超低濃度の生物分子が 素早く検出できます
- 開発された方法は,E. coliの細胞フリー抽出物のような複雑な生物媒介に適用できます.
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