固体NMR法によるレクチンの糖鎖認識ドメインの構造研究

利用固态NMR方法研究凝集素糖链识别域的结构

• 批准号: 08751039
• 负责人: 浅川 直紀
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08751039/
• 关键词: NMR; 固体NMR; ペプチド; タンパク質; 化学シフト

固体NMR化学シフトテンソル主値は分子の局所運動や電子状態に関する情報をもっていると考えられる。そこで、固体NMR化学シフトの測定と、非経験的分子軌道法による磁気遮蔽定数の理論計算とを併せて、タンパク質などの高分子の電子状態や分子構造に関する情報を得ることを目的として研究を行った。タンパク質中のCH、CH_2、CH_3炭素の^<13>C化学シフトテンソル異方性は、試料のマジック角回転(MAS)周波数に比べて小さいために、低速CP(交差分極)-MAS法によって化学シフトテンソル主値を精度高く決定するのは困難である。また、タンパク質のような化学シフトの異なる信号が多数存在する系ではCP-STATIC法による決定も用いることができない。そこで、高速MAS(回転数:ω_r)の条件下、すなわち、高分解能を保ちながら、小さな化学シフト異方性の情報を精度高く決定することができるこれまでにない新しい方法を開発した。この方法は、通常用いられる^1Hと^<13>Cとの間のCPを行った後に、時間と共に強度を5/2ω_rから3/2ω_rまで徐々に変化させた"断熱的"スピンロック(Adiabatic Spin-Lock)を^<13>Cチャンネルに印加させるものである。rf磁場を+5/2ω_rから3/2ω_rへと"断熱的(rf磁場による分極変化が無視できるような条件に従うよう)"に操引すると、2ω_rでH′_xを軸として回転している回転座標系上(H")において、スピン系の巨視的な磁化は+H"_2から-H"_2に沿って移動していく。MASの周期性を有する化学シフト異方性のHamiltonianとrf磁場のHamiltonianとのrecouplingが大きい場合、すなわち、化学シフト異方性が大きい場合には、スピン系は、回転座標系H"からみたrf磁場(Δω_<rf>)と化学シフト異方性(ω_2)とでつくられる有効磁場(ω_<eff>に素速く沿うことによって、-H"_2に向かう。化学シフト異方性がMAS回転数に対して小さい場合には、有効磁場に沿うように磁化を時間発展させるためには十分ゆっくりとrf磁場強度を変化させる必要がある。rf磁場強度の変化速度を可変パラメータとして実験を行うと、異方性が大きい程、急速にH"_2軸上の-1/2ω_rに向かう。スピンロック時間が長くなるとT_<1p>やT_2の影響を受け、巨視的な磁化はゼロに向かう。このような、磁化の挙動をrf磁場強度の変化速度に対してプロットし、量子力学に基づくスピンダイナミクスシミュレーションを行った結果、小さな化学シフト異方性を精度高く決定することができる方法を開発することができた。また、異方性の非対称パラメータ(skew:κ)も測定し得る程度にダイナミクスに影響を与えることが明らかとなった。現在この結果について投稿論文を執筆中である。この方法を糖鎖を認識するタンパク質であるコンカナバリンA(ConA)に用いて、立体構造解析を試みている。

固态NMR化学位移张量的主值被认为包含有关分子的局部运动和电子状态的信息。因此，进行研究是为了获得有关聚合物（例如蛋白质）的电子状态和分子结构的信息，包括测量固态NMR化学移位以及使用无经验分子轨道方法对磁性屏蔽常数的理论计算。蛋白质中CH，CH_2和CH_3碳的 ^<13> C化学位移张量各向异性小于样品的魔法角旋转（MAS）频率，从而难以使用慢速CP（交叉极化） - MAS方法准确地确定化学移位张量原理值。此外，CP静态方法不能用于存在具有不同化学位移的信号（例如蛋白质）的系统中。因此，我们开发了一种前所未有的新方法，可以准确地确定高速MAS（旋转速度：ω_R）下的小型化学移动各向异性信息，也就是说，同时保持高分辨率。该方法涉及应用“绝热”自旋锁（绝热旋转锁），该锁定在 ^1H和 ^<13> c之间执行常用的CP后，随着时间的推移逐渐从5/2Ω_r逐渐更改为3/2Ω_r。当将RF磁场从 +5/2Ω_r操纵到3/2Ω_r“绝热（遵循条件，以遵循因RF磁场而导致的极化变化），旋转系统的宏观磁化沿 +H” _2从-h“ _2上移动的旋转坐标系统上的_2 _2）与旋转坐标系统（h”）旋转2Ω的k.2 _2。与MAS周期性和Hamiltonian一起使用RF磁场的Hamiltonian具有化学上的各向异性。如果重耦较大，也就是说，当化学移动各向异性较大时，自旋系统将迅速遵循由RF磁场（δΩ__<rf>）创建的有效磁场（ω__<ff>），而化学移位各向异性（ω_2）和从旋转坐标系统H“到-h” _2 _2 _2。如果化学移动各向异性相对于MAS旋转速度很小，则足以发展磁化时间以跟随有效的磁场。有必要简单地更改RF磁场强度。 When experiments are conducted with the rate of change in rf magnetic field strength as variable parameters, the higher the anisotropy, the more rapidly the -1/2ω_r on the H"_2 axis. If the spin lock time is longer, the more the magnetization is affected by T_<1p> and T_2, and the macroscopic magnetization is zero. This behavior of magnetization is plotted against the rate of change in rf magnetic现场强度和基于量子力学的自旋动力学模拟，因此，我们能够开发出一种可以准确地确定小型化学移动的方法。使用此方法用于凸甲藻蛋白A（CONA）的结构，一种识别聚糖的蛋白质。

项目成果

H.Houjou et al.: "Ab initio Study of ^<13>C Shieldings for Linear π-Conjugated Systems." J.Am.Chem.Soc.118. 8904-8915 (1996)

H.Houjou 等人：“线性 π 共轭系统 ^13C 屏蔽的从头研究。”J.Am.Chem.Soc.118 (1996)。

M.Ichikawa et al.: "Morphological Study of bacterial poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxypropionate)" Macromol.Chem.Phys.197. 2467-2480 (1996)

M.Ichikawa 等人：“细菌聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基丙酸酯）的形态学研究”Macromol.Chem.Phys.197。

A.Cao et al.: "Composition fractionation and Thermal Characterization of Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxypropionate)" Polymer J.28. 1096-1102 (1996)

A.Cao 等人：“聚（3-羟基丁酸酯-共-3-羟基丙酸酯）的成分分级和热表征”聚合物 J.28。

Naoki Asakawa et al.: "Structural Study of Hydrogen-Bonded Peptides and Polypeptides by Solid State NMR" Annu.Repts.NMR Spec.(in Press.).

Naoki Asakawa 等人：“通过固态 NMR 进行氢键肽和多肽的结构研究”Annu.Repts.NMR Spec.（正在出版）。