Benchtop Q-Band Pulsed EPR Spectrometer for Intermolecular Distance Measurements

用于分子间距离测量的台式 Q 波段脉冲 EPR 光谱仪

基本信息

  • 批准号:
    10668508
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 64.27万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-08-10 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary / Abstract Complex bio-macromolecules such as membrane proteins play crucial roles in many cellular and physiological processes and specific defects are associated with many known. Determining their three- dimensional structures is one of the main objectives in structural biology and the NIH devotes considerable resources towards this goal. In recent years, pulse EPR spectroscopy, in particular Double Electron-Electron Resonance (DEER) has contributed valuable structural constraints to solve structures of bio-macromolecules. However, currently these methods are only available to experts in the field because operating the complex instrument requires lots of training making it difficult for a non-EPR expert to access this highly valuable information. State-of-the-art spectrometer configurations may be the most versatile option; however, many features of current commercially available systems are unnecessary or simply confusing. Options such as continuous wave (cw) EPR are unnecessary when the main objective is to measure distances. In addition, it is also often overwhelming to applications scientist that are not experts in pulsed EPR spectroscopy. Much of the experiment setup and processing can be standardized but current commercial instruments don’t come with these streamlined features. With DEER becoming more popular it is time to propose a solution that is geared specifically towards distance measurements rather than offering a universal research instruments. Removing unnecessary options and focusing only on DEER spectroscopy will allow us to design a compact, turn-key instrument. In this SBIR application we propose to develop a compact, turn-key Q-band pulsed EPR spectrometer for pulsed dipolar spectroscopy. The system will feature a liquid cryogen-free magnet and cryostat, a low-Q but high-sensitivity resonator and a compact, EPR bridge with state-of-the-art pulse shaping capabilities. The system will be fully computer controlled and easy to operate with minimal training. The successful development of this compact, Q-band pulsed EPR spectrometer will provide researchers access to turn-key instrumentation allowing them to easily incorporate experiments such as DEER in their research. This will greatly proliferate the method and is of large interest to many projects funded by the U.S. National Institutes of Health.
项目概要/摘要 膜蛋白等复杂的生物大分子在许多细胞和生物体中发挥着至关重要的作用。 生理过程和特定缺陷与许多已知的确定相关。 维度结构是结构生物学的主要目标之一,NIH 的爱好者相当多 近年来,脉冲 EPR 光谱,特别是双电子电子。 共振(DEER)为解决生物大分子的结构提供了有价值的结构约束。 然而,目前这些方法仅适用于该领域的专家,因为操作复杂 仪器需要大量培训,这使得非 EPR 专家很难获得这一极具价值的工具 信息。 最先进的光谱仪配置可能是最通用的选择,但有许多功能; 当前商用系统的一些选项是不必要的,或者只是令人困惑,例如连续。 当主要目标是测量距离时,波 (cw) EPR 是不必要的。此外,它也经常出现。 对于不是脉冲 EPR 光谱学专家的应用科学家来说,大部分实验都难以承受。 设置和处理可以标准化,但当前的商业仪器不具备这些 随着 DEER 变得越来越流行,是时候提出一个适合的解决方案了。 专门针对距离测量而不是提供通用的研究仪器。 不必要的选择并仅关注 DEER 光谱将使我们能够设计出紧凑的交钥匙系统 乐器。 在此 SBIR 应用中,我们建议开发一款紧凑型交钥匙 Q 波段脉冲 EPR 光谱仪 该系统将配备一个无液体冷冻剂的磁体和低温恒温器,这是一个低Q值但 该系统具有高灵敏度谐振器和紧凑的 EPR 电桥,具有最先进的脉冲整形功能。 将完全由计算机控制,并且只需最少的培训即可轻松操作。 这种紧凑型 Q 波段脉冲 EPR 光谱仪的成功开发将为研究人员提供 使用交钥匙仪器使他们能够轻松地将 DEER 等实验纳入他们的实验中 这将极大地推广该方法,并且引起美国资助的许多项目的极大兴趣。 美国国立卫生研究院。

项目成果

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