Development of LED-Assisted NMR Technologies for the Atomic-Resolution Analysis of Medically Relevant Biomolecules in Solution at Submicromolar Concentration

开发 LED 辅助 NMR 技术,对亚微摩尔浓度溶液中的医学相关生物分子进行原子分辨率分析

基本信息

  • 批准号:
    10659378
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 56.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-09-08 至 2027-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary The goal of this R01 renewal application is to further develop the LED-enhanced NMR technology (LC-photo- CIDNP) that was established during the prior cycle of funding, and extend the method to the facile and ultra- rapid 1D-to-3D NMR spectroscopy of proteins at sub-micromolar concentration. We will focus on NMR studies in solution and will target folded, unfolded and intrinsically disordered proteins in either buffered solution or cell- like media. We will accomplish the above goals within three steps. First (Specific Aim #1), we will incorporate a tryptophan (Trp) isotopolog bearing a quasi-isolated 1H-13C spin pair (QISP) within soluble proteins to achieve unprecedented NMR sensitivity for the detection of solvent-exposed Trp in proteins at nanomolar and sub-nanomolar levels. We will then employ the above technology in combination with field-cycling to achieve further NMR sensitivity enhancements. Second (Specific Aim #2) we will extend LC-photo-CIDNP to amino acids other than Trp and Tyr within proteins. This goal will be accomplished via through-space and through- bond polarization transfer methodologies. Third (Specific Aim #3), we will extend LC-photo-CIDNP to higher- dimensionality (>2D) NMR spectroscopy by developing novel 3D (and possibly 4D) 1H,13C heteronuclear spectroscopy pulse sequences tailored to the analysis of side-chain and backbone 1H-13C resonance pairs. This effort will include non-uniform-sampling (NUS) data collection schemes. We will then combine theoretical calculations and experiments to develop better LC-photo-CIDNP dyes with optimized g-factor values and long photoexcited-state lifetimes, for optimal LC-photo-CIDNP data collection. We will also exploit the peculiar field dependence of LED-enhanced NMR and implement 2D LC-photo-CIDNP on benchtop NMR spectrometers. Finally, we will test the success of the improved LC-photo-CIDNP technologies developed in this work by studying the interaction of an aggregation-prone client protein (SH3 variant) with the Hsp70 molecular chaperone at sub-micromolar concentration.
项目摘要 此R01更新应用的目的是进一步开发具有LED增强的NMR技术(LC-Photo- cidnp)是在上一家资金周期中建立的,并将方法扩展到了易于和超级 在亚微摩尔浓度下蛋白质的快速1d到3D NMR光谱。我们将专注于NMR研究 在溶液中,将在缓冲溶液或细胞中靶向折叠,展开和本质上无序的蛋白 喜欢媒体。我们将在三个步骤内完成上述目标。首先(特定目标#1),我们将合并 色氨酸(TRP)同位素学轴承固定蛋白内的准溶解1HA-13C自旋对(QISP) 在纳摩尔和 亚纳摩尔水平。然后,我们将使用上述技术与现场循环结合以实现 进一步的NMR灵敏度增强。第二(特定目标#2)我们将将LC-Photo-Cidnp扩展到氨基 蛋白质内TRP和TYR以外的酸。这个目标将通过空间和通行来实现 键化转移方法。第三(特定目标#3),我们将将LC-Photo-Cidnp扩展到更高 维度(> 2D)NMR光谱通过开发新型3D(和可能的4D)1H,13C异核。 光谱脉冲序列是针对侧链和骨干1H-13C共振对分析的分析的。 这项工作将包括非均匀抽样(NUS)数据收集方案。然后,我们将结合理论 计算和实验,以开发具有优化G因子值和长时间的更好的LC-Photo-CidNP染料 光激发状态的寿命,用于最佳的LC-Photo-CIDNP数据收集。我们还将利用特殊的领域 LED增强NMR和实现2D LC-Photo-Cidnp对台式NMR光谱仪的依赖性。 最后,我们将测试在这项工作中开发的改进的LC-Photo-CIDNP技术的成功 研究易于聚集的客户蛋白(SH3变体)与HSP70分子的相互作用 亚微摩尔浓度下的伴侣。

项目成果

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