NMR在α-synuclein的结构及相互作用研究中的应用

α-synuclein(AS)是一种和帕金森病(PD)密切相关的天然无结构蛋白,是PD标志物路易小体(LB)的主要成分.AS异常聚集和纤维化被认为是引起PD的主要原因之一,因而针对其结构、聚集和功能的研究一直是国际上的热点.核磁共振(NMR)技术能获得具有原子分辨率的蛋白质结构和动态信息,尤其适合研究其它生物物理方法难以研究的天然无结构蛋白.该综述主要讨论NMR技术结合其他技术手段在AS的结构、聚集机制、以及与生物膜、金属离子和其它蛋白质相互作用研究中的应用.这些研究结果为探索PD的发病机制提供了有益的线索.     

乙酰化修饰抑制?-synuclein的纤维化聚集

天然无结构蛋白a-synuclein（a-syn）的纤维化聚集是帕金森病的特征表现。静电相互作用已被证明会显著影响a-syn 的聚集。该文通过简单的赖氨酸乙酰化修饰改变蛋白的净电荷,研究静电效应对于a-syn 的构象和纤维化聚集的影响。核磁共振（NMR）实验结果表明乙酰化后的a-syn仍然是无序结构,而且展现出比野生型更加伸展的构象。由于N端和C端都高度带负电荷,结构打开会更加暴露NAC区域,静电排斥和疏水作用共同存在,但 ThT 荧光实验发现乙酰化修饰抑制了它的纤维化聚集,因此我们认为这里静电排斥占据主导作用。这种依赖电荷的作用机理会帮助我们更好地理解a-syn的纤维化聚集,而乙酰化修饰也提供了一种抑制聚集的新方法。     

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.     

PDI抑制α-synuclein纤维化聚集作用机制研究

天然无结构蛋白?-synuclein在帕金森症(PD)患者脑部的路易小体中异常聚集,被认为是引起PD的重要原因之一,但是目前关于?-synuclein的聚集机制仍没有定论.蛋白质二硫键异构酶(PDI)是细胞内质网中重要的分子伴侣蛋白,能够阻止内质网中无结构蛋白的聚集.在PD患者的脑细胞内发现PDI过量表达,且酶活性位点半胱氨酸被亚硝基化使其活性受到抑制.体外实验证明,PDI能够抑制?-synuclein的聚集,但其具体的分子机制还不清楚,研究PDI抑制?-synuclein聚集的具体机制可能对于PD治疗有重要意义.该文利用核磁共振(NMR)方法研究了?-synuclein与PDI的相互作用,发现?-synuclein与PDI的结合位点位于?-synuclein的N端;将PDI所有的6个半胱氨酸突变成丝氨酸,得到突变体PDI C-S,发现?-synuclein与PDI C-S的结合位点则位于其C末端;荧光实验结果表明突变体PDI C-S对?-synuclein纤维化聚集的抑制作用减弱,说明PDI抑制?-synuclein的纤维化聚集主要是通过与?-synuclein的N端残基结合来实现的.     

扩散序谱(DOSY)实验中扩散系数维数字分辨率的影响

核磁共振二维扩散序谱（DOSY）实验测定溶液中分子自扩散系数时,扩散系数维的数据点及其数字分辨率直接影响了测定值的精度.在较系统地确定了DOSY实验本身偏差范围的基础上,本文研究了扩散系数维不同的数字分辨率对测定值的影响,包括其引入偏差的来源以及形成偏差的大小.由于不同的溶液条件下分子扩散系数的改变可直接用于表征分子结构或状态的变化,本文提出的相对数字分辨率与扩散系数相对变化值的直接比较,可直观地表明数字分辨率对扩散系数测定值的影响.     

10-吲哚细胞松弛素chaetoglobosin F的NMR解析

源于真菌的天然产物细胞松弛素类化合物（cytochalasins）是微生物研究的热点领域之一．该类化合物结构复杂多样，核磁共振（NMR）波谱鉴定困难．Chaetoglobosin F是分离自五加科药用植物三七（Panax notoginseng）种子内生真菌Chaetomium globosum中的10-吲哚类细胞松弛素．本文对chaetoglobosin F进行NMR结构解析及数据归属，并总结归纳10-吲哚类细胞松弛素的NMR特征，为该类化合物的深入研究提供参考．     

三个C19-二萜生物碱的NMR数据全归属

C₁₉-二萜生物碱结构复杂多样,核磁共振（NMR）结构鉴定困难.本文从独龙乌头中分离得到三个C₁₉-二萜生物碱：taronenine E（1）、chasmaconitine（2）和vilmorisine（3）,综合运用多种NMR技术（包括¹H NMR、¹³C NMR、DEPT、¹H-¹H COSY、HSQC和HMBC）,对其NMR数据进行了完整归属和部分修正,为该类化合物的深入研究提供了参考.     

31P和19F NMR在细胞内游离镁离子测定中的研究

目前有多种分析方法可以测定生物细胞内镁离子的浓度,但这些方法都有一定的弊端,需要将细胞破坏,而且不能进行连续的测定. 核磁共振（NMR）方法是一种可以对活细胞、组织等进行无损伤的测定的技术,允许在较长时间内连续进行观察,可以同时考察胞内、胞外离子浓度. 核磁共振测定生物细胞内镁离子的³¹P NMR 和¹⁹F NMR方法近年来多应用于临床医学、生物分析等方面.      

关于斑蝥素~1H NMR和UV测定结果的商榷

斑蝥素是一种从药用昆虫中提取的天然药物, 由于可用于治疗各种癌症而得到逐步深入的研究. 作者用核磁共振波谱法测定从贵州短翅豆芫菁体内分泌的斑蝥素时, 发现与参考文献[1]的解释不同; 在用紫外吸收光谱分析法测定斑蝥素的最大吸收波长时,发现斑蝥素的最大吸收波长应该是212nm, 此也与参考文献[2]的结果不一样.该文对实验结果进行了讨论,希望能得到斑蝥素的准确分析方法.     

关于斑蝥素~1H NMR和UV测定结果的商榷

斑蝥素是一种从药用昆虫中提取的天然药物,由于可用于治疗各种癌症而得到逐步深入的研究. 作者用核磁共振波谱法测定从贵州短翅豆芫菁体内分泌的斑蝥素时,发现与参考文献[1]的解释不同; 在用紫外吸收光谱分析法测定斑蝥素的最大吸收波长时,发现斑蝥素的最大吸收波长应该是212 nm,此也与参考文献[2]的结果不一样. 该文对实验结果进行了讨论,希望能得到斑蝥素的准确分析方法.     

扩散序谱(DOSY)实验测定缓冲体系中蛋白质表观分子量

液体核磁共振扩散序谱（DOSY）可以通过测定溶质分子的自扩散系数（D_t）来研究该分子在溶液中的表观分子量（M）.D_t与测试体系和分子本身性质相关,蛋白质体系较为复杂,从而增加了蛋白质自扩散系数（D_t-protein）测定的难度.本文以3-（三甲基硅基）丙磺酸钠（DSS）为内标,以蛋白质分子与DSS自扩散系数的比值（D_r）来表征蛋白质分子在溶液中的表观分子量（M_protein）,该方法降低了缓冲体系对M_protein的影响,使得M_protein主要由分子本身的性质决定.在此基础上,测定了不同分子量蛋白质分子相对于DSS的D_r,拟合得到了D_r与M_protein的相关关系：lgM_protein =-2.6488 lgD_r-0.7863,相关系数（R²）为0.997.最后测定了通过大肠杆菌表达纯化得到的SARS冠状病毒主蛋白酶C端结构域（M^pro-C）分子相对于DSS的D_r,并计算出与文献结果一致的M_protein,进一步验证了拟合公式的准确性和实用性.     

普卡必利的NMR研究

以4-氨基-5-氯-2,3-二氢苯并呋喃-7-羧酸和1-（3-甲氧基丙基）-4-哌啶胺为原料,通过酰胺缩合反应合成了普卡必利.普卡必利化学名为4-氨基-5-氯-2,3-二氢-N-[1-（3-甲氧基丙基）-4-哌啶基]-7-苯并呋喃甲酰胺,是二氢苯并呋喃的衍生物5-H4受体拮抗剂,是一种治疗慢性便秘的重要药物.普卡必利结构中存在多个化学环境非常接近的碳原子,核磁共振（NMR）谱图相对复杂.本文首先应用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）和液相色谱-高分辨质谱（LC-HRMS）对其元素组成进行了分析,进而用一维和二维NMR谱（包括¹H NMR、¹³C NMR、DEPT、¹H-¹HCOSY、¹H-¹³C HSQC、¹H-¹³C HMBC）对普卡必利的¹H和¹³C NMR信号进行了指认归属,确定了其结构.本工作对苯并呋喃衍生物及相关下游药物合成工艺的进一步优化,以及相关衍生药物的研究具有参考价值.     

19F固体核磁共振技术研究膜蛋白相互作用的进展

固体核磁共振技术因其可实现细胞膜环境中的蛋白质结构研究而广受关注.¹⁹F元素由于灵敏度高、天然丰度高,无生物背景等优点,被广泛应用于生物核磁共振技术中.氟标固体核磁共振技术常被用于细胞膜中蛋白质的相互作用研究,如：抗菌肽与细胞膜的相互作用、聚合膜蛋白结构分析等.此篇综述介绍了常用的蛋白质氟标修饰的实验方法,总结了常用的¹⁹F生物固体核磁共振实验技术,以及介绍了应用¹⁹F固体核磁共振研究膜蛋白的成功案例.此外,此篇综述讨论了¹⁹F固体核磁共振技术在蛋白质研究中的局限性.     

大鼠尿液中N-氧化烟酰胺和伪尿嘧啶核苷的NMR分析

N-氧化烟酰胺和伪尿嘧啶核苷是尿液代谢组的两种重要组成成分,但是其核磁共振信号的归属仍不完善.该文采用多种2D NMR谱(1H-1H COSY,1H-1H TOCSY,1H-1H J-RES,1H-13C HSQC和1H-13C HMBC)对尿液中N-氧化烟酰胺和伪尿嘧啶核苷的结构进行了确定,并对其1H和13C的化学位移进行了归属.     

表面活性剂全氟庚酸和全氟辛酸的19F NMR研究

测定了全氟庚酸(PFHA)和全氟辛酸(PFOA)在三氟三氯乙烷或正戊醇溶液中的不同浓度的¹⁹F NMR 化学位移并归属了谱图. 研究了活性剂浓度对化学位移影响的机理和对不同核的不同影响. 由化学位移δ值对浓度倒数作图,可求得活性剂的临界胶束浓度（cmc）：全氟庚酸：0.0195 mol/L (戊醇溶剂)和0.0406 mol/L（三氟三氯乙烷溶剂）;全氟辛酸：0.0547 mol/L（戊醇溶剂）. 用计算模拟法使δ对浓度倒数作图同实验数据作图相比较,可推测得全氟辛酸戊醇溶液的单体分子与胶束大分子的平衡常数为K=21（mol/L）^-(n-1)和胶束聚集数n=3.9.     

二氟化膦配位化合物的~（19）F－NMR光谱化学位移规律

本文通过实验和已有的报道，综合了一批Ｎｉ（０）、Ｍｏ（０）、Ａｕ（Ⅰ）、Ｃｕ（Ⅰ）与二氟化膦（ＲＰＦ＿２）形成的配位化合物的~１９Ｆ－ＮＭＲ光谱数据；讨论了此类配合物的~１９Ｆ－ＮＭＲ化学位移的特点和受影响的主要因素；得到了在该类配合物中Ｆ化学位移的改变值△δＦ（＝δ配合物－δ配体）的经验公式。     

磷脂酰胆碱SUV的NMR研究

磷脂酰胆碱(PC)是人和动物血液中大量存在的一类具有重要生物功能的磷脂,它和鞘磷脂一起形成了不同大小的密度脂蛋白,对血液中胆固醇等分子的转运和代谢起着至关重要的作用.脂蛋白中磷脂的组成和形态变化与某些疾病,如动脉粥样硬化、癌症和老年痴呆等的发生和发展密切相关,因此研究磷脂的组成形态将有助于明确磷脂的生物化学作用.该文采用一维(1D)和二维(2D)NMR技术对PC所形成的SUV(small unilamellar vesicle)结构进行了分析,通过对PC磷脂头部氮甲基的检测分析,发现PC所形成的SUV为较为稳定的双层结构,这表明通常的磷脂脂蛋白可能是一种双层膜结构,而非通常所认为的单层结构.     

纤维碳孔洞形态和质地的~(129)Xe核磁共振研究(英文)

pacc:6116N,8100Thetasksofnanocarbonmorphologyand porositycharacterizationarealwaysactually.So farthetextureandmicrostructureofcarbonswere examinedonlybysuitableadsorptionmethods,whicharenotalwayseffective.The129XeNMR onadsorbedxenonwasfirstintroducedandde…     

蛋白质INSM1中的锌指结构域ZF (4-5)的表达、纯化与表征

胰岛素瘤相关蛋白1（INSM1）是一类转录调节蛋白,通过其C-端的锌指结构域（氨基酸250-510）来识别序列特异性的DNA分子.INSM1的C-端包含有5个串联的锌指结构域,然而这些结构域的结构及其如何识别DNA的分子机制目前仍不清楚.通过重组构建的质粒pET-32m-INSM1（424-497）表达的蛋白质（氨基酸424-497）包含了最后两个锌指结构域4和5,简称为ZF（4-5）.该文详细研究了蛋白质ZF（4-5）的诱导表达条件,得到了较高产率的纯化蛋白.核磁共振（NMR）谱和圆二色谱（CD）揭示了Zn²⁺对稳定锌指蛋白结构的必要性,以及C2H2-Zn²⁺结合的组氨酸呈现为δ-异构方式.     

a,a-二(2-羟乙基)苯乙腈分子内环合现象的核磁共振研究

以苯乙腈为原料,在二异丙基氨基锂(LDA)的作用下连续与两分子环氧乙烷反应,一步合成a,a-二(2-羟乙基)苯乙腈(2a)．通过对¹H NMR、¹³C NMR、DEPT、HSQC、HMBC等谱图的解析,证明此类化合物存在因分子内环合所致的互变异构现象．该现象可用于解释使用化合物2a为原料,甲磺酰化后再与伯胺反应生成哌啶衍生物产率低下的原因．