吲哚丙酮酸的酮-烯醇互变异构化的NMR研究

吲哚丙酮酸是色氨酸代谢途径中的一种重要α-酮酸,但其酮-烯醇互变异构化现象及互变异构体的NMR数据尚未见报道.该文采用多维NMR技术研究了吲哚丙酮酸在不同溶剂中主要存在形式.使用2D NMR谱对吲哚丙酮酸的烯醇式和酮式结构进行了NMR研究.结果表明吲哚丙酮酸在乙腈溶液中主要以烯醇式结构存在,而在水溶液中主要以酮式结构存在.     

吲哚丙酮酸的酮-烯醇互变异构化的NMR 研究

吲哚丙酮酸是色氨酸代谢途径中的一种重要α-酮酸，但其酮-烯醇互变异构化现象及互变异构体的NMR 数据尚未见报道．该文采用多维NMR 技术研究了吲哚丙酮酸在不同溶剂中主要存在形式．使用2D NMR 谱对吲哚丙酮酸的烯醇式和酮式结构进行了NMR 研究．结果表明吲哚丙酮酸在乙腈溶液中主要以烯醇式结构存在，而在水溶液中主要以酮式结构存在．     

磁共振分子影像技术

磁共振分子影像技术是磁共振成像研究领域中最新的发展方向，它是利用磁共振成像为手段来无创伤地研究活体条件下生物细胞内的正常或病理状态下的分子过程的技术. 目前磁共振分子影像技术还处于其发展的初级阶段，但它在临床医学和基础研究中都具有非常广阔的应用前景，因而发展迅速. 文章综述了近几年来国际上磁共振分子影像技术的发展概况，并简要介绍了几类磁共振分子影像常用技术和其中所用到的分子探针.     

核磁共振技术在生物组织中的应用

在生物组织内部存在大量的生化、生理反应以及分子的扩散运动,它们相互独立, 又相互关联,共同构成一个生化反应网络. 在病理条件下,某些生化反应过程会发生改变,代谢中间体可能会出现质和量的变化. 核磁共振 (NMR)可以对这些过程的研究提供非常有用的信息. 目前,有3种核磁共振波谱技术可以用于生物组织的研究：① 活体组织定域波谱技术;② 生物组织提取物的液体高分辨核磁共振技术;③ 离体组织的高分辨魔角旋转技术. 这些方法各有优劣,互为补充. 介绍了在生物组织的NMR研究方面的最新进展.     

量子化学计算核磁共振参数在天然产物结构鉴定中的应用

在过去的十多年中，伴随着量子化学理论与计算机硬件、软件的不断发展，量子化学计算核磁共振参数（quantum chemical calculation of nuclear magnetic resonance parameters，qcc-NMR）的方法也日趋成熟，这些方法往往在较小的计算成本下就可以获得比较理想的计算精度，且对于NMR参数计算结果的分析也从最初的简单统计学方法逐渐发展为基于更为复杂的统计学原理或人工神经网络的方法，这些进展都促使qcc-NMR这一工具在天然产物研究中得到了越来越广泛的应用，从而对传统的NMR技术、质谱，以及各种光谱技术做出了重要补充.本文对qcc-NMR在天然产物结构鉴定中的应用进行了综述，并对近年来的一些应用实例进行了较为详细的分析.     

离体心脏的31P NMR谱

³¹P NMR谱自70年代后期开始被用于离体心脏中含磷化合物代谢的动态研究.^3lP NMR谱不仅可以鉴定心肌组织中浓度较高的含磷化合物,即ATP、磷酸肌酸和无机磷酸盐,而且可提供有关这些化合物化学环境(包括pH和Mg²⁺)和细胞内分布的信息.利用这一非损伤性的定量分析方法,可连续观测心肌的代谢并可同时测定离体心脏的机械功能.利用饱和转移技术还能对完整心脏中肌酸激酶和腺苷酸激酶反应的速率加一测定.本文综述介绍了近年来进行离体灌流心脏^3lP NMR谱测定的实验方法以及这一技术所提供的各种信息.     

组织蛋白酶B响应的超极化129Xe MRI探针对肺癌细胞的超灵敏探测

组织蛋白酶B（Cat B）是一种溶酶体半胱氨酸蛋白酶,在细胞代谢中起重要作用.已有研究表明Cat B在肺癌细胞中会过表达.因此,细胞内Cat B水平的检测非常重要.迄今为止,细胞内Cat B的检测方法主要为荧光成像,但该技术受限于渗透性和自发荧光背景干扰.为了解决这些问题,我们设计了一种基于超极化¹²⁹Xe磁共振成像的新型探针.它由一个作为¹²⁹Xe核磁共振（NMR）报告基团的穴番分子笼和一个作为Cat B特异性可裂解基团的酰胺键组成.当探针与Cat B相互作用时,酰胺键的断裂会导致其¹²⁹Xe化学位移发生变化.结合超极化-化学交换饱和转移（Hyper-CEST）技术,可为Cat B提供一种新颖的检测方法.     

19F NMR技术在蛋白质研究中的应用

因为¹⁹F核自身的特性,如自旋为1/2;丰度高(100%),具有与¹H相当的灵敏度;化学位移分布广且对环境敏感;绝大部分生物体内都不含¹⁹F因而无背景干扰等;¹⁹F NMR自诞生以来就成为非常有吸引力的研究手段. 现在,¹⁹F NMR已被广泛用于核磁共振成像、药物化学及生物大分子的研究,各个方面均有较多的相关文献综述. 该综述将集中讨论¹⁹F NMR在蛋白质研究中的应用,包括蛋白质¹⁹F标记方法,¹⁹F NMR在蛋白质结构、 动力学、蛋白质折叠、蛋白质与药物的相互作用及In-cell NMR中的应用.     

2DNMR在泥页岩物性及流体评价中的应用探讨

纳米级孔隙、非达西渗流、自生自储是泥页岩油气层的主要特征,常规NMR技术难以检测到T2弛豫时间短于0.1 ms的纳米级孔隙,并难以准确评价泥页岩储层中的孔隙流体性质与含量.为了解决以上问题,以济阳坳陷下第三系沙河街组泥页岩油气主要勘探层段为研究对象,采用高分辨率2D NMR技术对采自3口井的11块泥页岩样品分别进行1D、2D NMR分析.结果表明,T2谱能够检测到泥页岩中的全部孔隙量;D-T2谱能够准确评价孔隙流体类型与含量,且核磁含油饱和度与石油的产液量、岩石热解的液态烃量具有可对比性.该项研究对精细评价泥页岩油气储层具有十分重要的意义,对进一步发展高分辨率2D NMR技术具有一定的促进作用.     

不均匀场下空间编码超快速高分辨NMR研究进展

二维核磁共振(2D NMR)的提出和发展,为NMR技术的研究和应用提供了广阔的空间. 然而当样品或磁场本身不均匀时,高分辨的2D NMR谱难以获得. 此外,常规2D NMR实验通常需要长的采样时间. 空间编码超快速采样方法利用空间编码技术,只需单次扫描即可获得2D甚至多维NMR谱,极大地缩短了采样时间. 目前相位补偿、相干转移和分子间多量子相干等技术与空间编码技术相结合,已成功实现不均匀场下超快速获得高分辨NMR谱. 该文对不均匀场下空间编码超快速NMR方法进行了介绍,对其未来发展进行了展望.     

Crowding versus molecular seeding: NMR studies of protein aggregation in hen egg white

In living systems, proteins are surrounded by many other macromolecules of different nature, at high total concentrations. In the last few years, there has been an increasing effort to study biological macromolecules directly in natural crowded environments, such as in intact bacterial cells or by mimicking natural crowding by adding proteins, polysaccharides or even synthetic polymers. We have recently proposed hen egg white (HEW) as a suitable, natural medium to study macromolecules in crowding conditions. Here, we show that HEW can increase dramatically the aggregation kinetics of proteins with an in-built tendency to associate. By dissecting the mechanism we demonstrate that only part of this effect is due to crowding, while another factor playing an important role is the interaction with proteins from the milieu. High molecular weight glycoproteins present in HEW act as efficient molecular seeds for aggregation. Our results bear important consequences for in-cell NMR studies and suggest a role of glycosylated proteins in aggregation.     

Interdependence of in-cell xenon density and temperature during Rb/129Xe spin-exchange optical pumping using VHG-narrowed laser diode arrays

The (129)Xe nuclear spin polarization (P(Xe)) that can be achieved via spin-exchange optical pumping (SEOP) is typically limited at high in-cell xenon densities ([Xe](cell)), due primarily to corresponding reductions in the alkali metal electron spin polarization (e.g. P(Rb)) caused by increased non-spin-conserving Rb-Xe collisions. While demonstrating the utility of volume holographic grating (VHG)-narrowed lasers for Rb/(129)Xe SEOP, we recently reported [P. Nikolaou et al., JMR 197 (2009) 249] an anomalous dependence of the observed P(Xe) on the in-cell xenon partial pressure (p(Xe)), wherein P(Xe) values were abnormally low at decreased p(Xe), peaked at moderate p(Xe) (~300 torr), and remained surprisingly elevated at relatively high p(Xe) values (>1000 torr). Using in situ low-field (129)Xe NMR, it is shown that the above effects result from an unexpected, inverse relationship between the xenon partial pressure and the optimal cell temperature (T(OPT)) for Rb/(129)Xe SEOP. This interdependence appears to result directly from changes in the efficiency of one or more components of the Rb/(129)Xe SEOP process, and can be exploited to achieve improved P(Xe) with relatively high xenon densities measured at high field (including averaged P(Xe) values of ~52%, ~31%, ~22%, and ~11% at 50, 300, 500, and 2000 torr, respectively).     

固体核磁共振谱学研究层状双氢氧化物

层状双氢氧化物(LDHs)作为一类非常重要的无机超分子材料,已经被广泛应用于催化、离子交换、生命科学等众多领域．固体核磁共振谱学是研究层状双氢氧化
物局域结构和动态特征的一种强有力手段,提供了非常丰富的信息．特别是最近,借助固体核磁共振在探索层状双氢氧化物的结构方面取得了非常重要的进展（如：阳离子的有序性信息）．该文主要介绍了最近40 年来固体核磁共振研究层状双氢氧化物方面的重要进展．     

基于19F化学标记磷酸化泛素的温度传感器开发

泛素是一种真核细胞信号分子,主要参与蛋白质降解和DNA修复等生命活动.泛素Ser65位被磷酸化之后,在溶液中呈现两个稳定的溶液构象,这两种构象的比例能够被pH调控,本研究利用NMR进一步发现它还受到温度影响.基于该发现,对磷酸化泛素进行了¹⁹F化学标记,利用¹⁹F NMR方法表征了不同温度下磷酸化泛素两种构象的比例,发现两者比例变化与温度之间的关系可以通过线性方程来描述,利用该方程可以通过构象比例计算样品内部温度,因此可以作为一种基于NMR检测的温度传感器.本文所开发的基于¹⁹F化学标记磷酸化泛素的温度传感器不仅能够作为体外样品温度检测的有力工具,还有望用于检测细胞内部的温度.从而有助于揭示生物学特性和功能.     

Time resolved velocity measurements of unsteady systems using spiral imaging

Although biomolecular dynamics has been investigated using NMR for at least 40 years, only in the past 20 years have internal motions been characterized at atomic resolution throughout proteins and nucleic acids. This development was made possible by multidimensional heteronuclear NMR approaches that provide near complete sequential signal assignments of uniformly labeled biomolecules. Recent methodological advances have enabled characterization of internal dynamics on timescales ranging from picoseconds to seconds, both in solution and in the solid state. The size, complexity and functional significance of biomolecules investigated by NMR continue to grow, as do the insights that have been obtained about function. In this article I review a number of recent advances that have made such studies possible, and provide a few examples of where NMR either by itself or in combination with other approaches has paved the way to a better understanding of the complex relationship between dynamics and biomolecular function. Finally, I discuss prospects for further advances in this field.     

毛细管电泳-核磁共振联用技术及其应用

毛细管电泳－核磁共振在线联用技术是新型的分离和生命大分子的有效手段之一。详细介绍了在ＣＥ－ＮＭＲ联用技术中最关键的ＮＭＲ对纳升数量级样品的检测技术和最新进展。     

Beta-polarization measurements in solids

Experimental developments recently made in the beta-NMR measurements are reviewed. For production of polarized beta-emitters, the tilted foil technique has been successfully combined with the NMR. The low- and intermediate-energy heavy-ion reactions were recently found to be another sources of polarized beta-emitters. To achieve wide applicability of the NMR technique to nuclei far from stability, the tilted foil technique and the projectile fragmentation process in high-energy heavy-ion collisions were recently combined with the beta-NMR technique in the fragment separator built at the LBL.     

蛋白质溶液结构及动力学的核磁共振研究

高场液相核磁共振技术作为解析高分辨率蛋白质结构的两大主要手段之一,在近二十几年的时间里得到了迅猛的发展. 一方面,随着谱仪硬件技术、核磁脉冲技术和蛋白质标记技术的不断发展,液相核磁共振技术所能够研究的蛋白质不断突破分子量的限制,可以达到几万,甚至几十万. 另一方面,液相核磁共振技术成功地应用于蛋白质分子动力学的研究中,是目前唯一能够对蛋白质多个位点同时进行动力学研究的实验方法,并且仍在不断地创新、发展和完善中. 本文从蛋白质溶液结构的解析和动力学的研究两个主要方面对液相核磁共振研究的基本方法进行简要的介绍,并结合实例介绍一些最新的研究进展.     

核磁共振新技术国际研讨会论文摘要集（英文）

Structural genomics and proteomics were born from the understanding that functions of a protein are dictated by its 3D structure and dynamics. To understand protein functions on a genomic scale, we must know protein structures on a genomic scale. High resolution NMR can be used for this purpose. Traditional multidimensional NMR structure determination protocols become ineffective for structural genomics since to obtain a structure of a small protein of 15kD requires many months of painstaking spectral analysis and modeling. Recent advances in magnet and probe technology and in experimental methods have expanded the range of proteins amenable to structure determination and make the large scale structure determination possible. These advances are (1) effective expression systems for protein production, (2) introduction of cryoprobe, (3) structure determination with the use of the minimal amount of structural restraints obtained from the chemical shifts, residual dipolar couplings, NOEs, and computer modeling. In this talk,Iwill briefly outline these developments and related works done in our NMR lab.