超导磁共振仪器设备国产化现状及挑战

磁共振在化学分析和医学影像等领域发挥着不可或缺的作用，而磁共振仪器设备是开展磁共振研究的必要前提.长期以来，国外仪器厂商在我国磁共振仪器市场居于垄断地位.近年来，随着我国在磁共振仪器研发和产业化方面不断取得进展，市场份额为外商垄断的局面已大为改观.本文调研综述了我国磁共振仪器设备研制的现状，以及面临的若干挑战.     

蛋白质芳香基团的~1H-~(13)C HSQC信号增强研究(英文)

含芳香环的氨基酸残基多处于蛋白质的疏水内核或者是蛋白质与配体的结合部位,这些残基间的非共价键相互作用对于蛋白质结构的稳定性和生物的特异性识别有重要意义.因此,在蛋白质的核磁共振研究中,芳香基团被认为是一个研究蛋白质结构动力学的潜在探针.但是由于芳香基团的1H-13C HSQC谱的灵敏度较低,目前,利用核磁共振对其进行研究乏善可陈.造成这一现象的主要原因可能在于芳香环体积较大,往往存在慢的翻转运动,导致其NMR信号被展宽.作者利用CPMG-INEPT HSQC序列可以有效地减小慢运动影响的特征,将其应用到了GB1蛋白质芳香环的1H-13C HSQC谱中,有效的增强了芳香基团HSQC谱信号的灵敏度,得到了部分在常规HSQC中无法观测的信号.     

蝎毒素LmKTT-1a与胰蛋白酶相互作用研究

LmKTT-1a是最近发现的一个蝎毒素,该多肽分子不仅具有钾离子通道调节剂的功能,还具有胰蛋白酶(Trypsin)抑制剂的活性,是第一个被发现的双功能蝎毒素.虽然前期工作已对LmKTT-1a的溶液结构和钾离子通道调节剂的功能进行了研究,但未阐明LmKTT-1a和Trypsin的作用方式和位点.文中利用液体NMR的手段,采用化学位移扰动分析的方法,确定了LmKTT-1a的loop区域V10~F17等氨基酸位点可能参与了与Trypsin的相互作用.进一步采用定点突变的方法验证了NMR实验的结果,并确认了LmKTT-1a与Trypsin相互作用最关键的氨基酸位点是K14.该研究结果有助于进一步理解LmKTT-1a具有双功能活性的结构基础.     

基于压缩感知/重采样的NMR噪声抑制新方法

发展高灵敏检测方法是分析化学的永恒主题之一,提高信号强度和降低噪声水平是增强灵敏度的根本途径.在核磁共振波谱(NMR)分析中,通常采用高磁场强度的谱仪或复杂的脉冲实验方法来提高信号强度,或通过使用超低温探头来降低噪声水平,但这无疑会提高实验成本或增加实验难度.相较而言,利用数据后处理方法辨识和抑制噪声,是更为经济的提高信噪比(SNR)的途径.因此,该文在前期研究中发展的基于统计学中重采样原理的数据后处理方法(NASR)的基础上,通过引入压缩感知(CS)技术,对重采样方法进行了优化改进,所发展的NMR数据处理新方法(CS_NASR)可有效排除主观因素影响,提高处理结果的鲁棒性.     

蝎毒素LmKTT-1a 与胰蛋白酶相互作用研究

LmKTT-1a 是最近发现的一个蝎毒素，该多肽分子不仅具有钾离子通道调节剂的功能，还具有胰蛋白酶（Trypsin）抑制剂的活性，是第一个被发现的双功能蝎毒素．虽然前期工作已对LmKTT-1a 的溶液结构和钾离子通道调节剂的功能进行了研究，但未阐明LmKTT-1a 和Trypsin 的作用方式和位点．文中利用液体NMR 的手段，采用化学位移扰动分析的方法，确定了LmKTT-1a 的loop 区域V10~F17 等氨基酸位点可能参与了与Trypsin的相互作用．进一步采用定点突变的方法验证了NMR 实验的结果，并确认了LmKTT-1a与Trypsin 相互作用最关键的氨基酸位点是K14．该研究结果有助于进一步理解LmKTT-1a具有双功能活性的结构基础．     

凝血酶适体DNA四螺旋构象去折叠机制的NMR研究

凝血酶适体DNA\[thrombin binding DNA aptamer d (G₁G₂T₃T₄G₅G₆T₇G₈T₉G₁₀G₁₁T₁₂T₁₃G₁₄G₁₅),TBA]是对凝血酶有极高亲和性、并能有效抑制凝血酶凝血功能的单链DNA适体. 凝血酶适体DNA在K⁺等离子存在时呈现出椅式构象,其中2个堆积的四碱基体（G-quartet）构成椅子的主体部分,而1个TGT loop环和2个TT loop环分别构成椅子的靠背和椅脚. 我们测定了在K⁺存在时凝血酶适体DNA中亚氨基质子的交换速率, 发现位于TGT loop环和TT loop环内的亚氨基质子G6、G5和G14由于受TGT loop环和TT loop环的保护有比较小的交换速率,而位于环之外的亚氨基质子G2、G11和G15有较大的交换速率;TGT loop环稳定性同TT loop环相似;碱基T4、T13和T9在稳定凝血酶适体DNA结构中起着很大的作用. 这些证据进一步支持了凝血酶适体DNA的去折叠机制：位于TGT loop环和TT loop环之外的碱基对G1G15、G2G14和G5G11首先断裂其Hoogsteen氢键,而TGT loop环、TT loop环和其内的Hoogsteen氢键保持完好;当温度进一步升高时,TGT loop环和两个TT loop环打开环状结构,凝血酶适体DNA的椅式构象彻底解体,转变为自由单链.      

基于磁共振的胞浆中无标记酵母细胞色素c构象变化追踪

细胞色素c(cytochrome c,cyt c)是一个重要的多功能蛋白.在线粒体中,它作为载体传递电子.而在细胞质中,它可能会作为凋亡起始因子启动细胞凋亡程序.复杂的细胞质环境是否会对其构象产生影响,以及产生怎样的影响,目前仍然没有得到确证.本研究通过无标记的基于甲基的核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）技术追踪了野生型酿酒酵母iso-1 cyt c在酵母细胞匀浆液中的构象变化.发现cyt c在细胞匀浆中至少存在4种不同的氧化态构象和1种还原态构象.而且随着时间的推进,不同构象之间发生转换.结果表明cyt c的构象会随环境改变,这可能与抵抗氧化应激相关.     

利用迭代软阈值方法抑制恒时演化类核磁共振实验中的采样截断伪峰

采样截断,即信号衰减殆尽之前结束采样,会在核磁共振(NMR)谱图中引入振荡状伪峰,进而影响谱图质量.在多维核磁共振实验中,为减少实验时间并为后续脉冲序列保留自旋相干,采样必然在信号衰减完毕之前结束,因此采样截断在所难免.变迹法(窗函数法)可以抑制采样截断造成的伪峰,但会导致谱峰增宽.线性预测也有助于减小截断伪峰.采样截断最严重的场合,是在恒时演化类实验中.这类实验的间接维演化时间固定,因此间接维采样信号强度没有表观衰减.本研究提出的迭代软阈值方法(Iterative Soft Thresholding,IST)虽然因为调节参数困难而在一般场合中应用受限,但恒时演化类(Constant time,CT)NMR实验的间接维信号缺没有表观衰减,这为IST处理参数设置提供了简化条件.本研究通过数据模拟和实验数据,证明了IST是抑制CT-NMR实验中采样截断伪峰的有效方法,并与其它相关方法进行了对比.