中国科学技术大学：《生物大分子波谱学原理》课程PPT教学课件（讲稿）Chapter 7g 3D NOESY 7.2 异核编辑谱

生物大分子波谱学原理 吴季辉 异核编辑谱 般异核编辑谱由同核NOESY.或TOCSY 同HSQC或HMQC串接成，提供的信息 类似同核谱，但是谱峰在与H核相关的 13C或15N核的化学位移上展开以解决同 核谱重叠的问题。其中异核编辑的 NOESY谱是最后结构计算所需的NOE的 主要来源

异核编辑谱 生物大分子波谱学原理 吴季辉 一般异核编辑谱由同核NOESY或TOCSY 同HSQC或HMQC串接成，提供的信息 类似同核谱，但是谱峰在与1H核相关的 13C或15N核的化学位移上展开以解决同 核谱重叠的问题。其中异核编辑的 NOESY谱是最后结构计算所需的NOE的 主要来源

生物大分子波谱学原理 吴季辉 7.2异核编辑谱 7.2.1 3D NOESY-HSQC ①2 1 t/2 3 decouple 上图是基本的NOESY-HSQC三维谱脉冲序列，适合于单标记的蛋白质样品。所用相 循环为1=2(x),2(-x),2=4(x),4(-x),3=X,-x;rcf=x,-x,-x,x,-xx,x,-x,spin-lock的时间1-2ms。 直至a点，序列是同核NOESY谱序列，由于现在是标记样品，故t维演化时要加异 核180度脉冲实现去偶，也可用异核宽带去偶。NOESY部分的最后一个90度H脉冲相 当于HSQC中第一个H90度脉冲，剩余部分同H$QC序列。其中的自旋锁定脉冲用于抑 制水峰。也可利用梯度场脉冲抑制水峰。在实际使用时，若是用于1N标记样品，由于重 要信息是HNH,通常不用预饱和以免H被衰减。这时为了提高水峰抑制效果，最后 个回波的1H180度脉冲常用3-9-19形式的WATERGATE

7.2 异核编辑谱 生物大分子波谱学原理 吴季辉

生物大分子波谱学原理 吴季辉 7.2异核编辑谱 其中6个H脉冲的宽度 依次为0.231*90， 0.692*90,1.462*90, 1.462*90,0.692*90 0.231*90,间隔t取300微 秒左右(500兆上)，而 1 5x+2x1= ,这种 2Jg 形式的WATERGATE抑 制水峰效果较好。6个1H 脉冲的等价效果在照射 点为0度，在NH上为180度，因此激发曲线在H附近有很大衰减，但此时由于15N编 辑的缘故，观察的信号只能是NH,故不会导致什么问题。若是用于13C标记样品，则不 能用这种WATERGATE,但一般13C标记样品溶于重水，故水峰抑制不成问题。不过对 于全标记的13C样品，需考虑13CO的去偶，以及C-C间的偶合

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生物大分子波谱学原理 吴季辉 7.2异核编辑谱 3-9-19序列的激 发曲线，间隔取 300微秒左右 (500兆上) npinpinpinnpnnpinnpn 224002000.160012008004000-400-800-1600 -2400

7.2 异核编辑谱 生物大分子波谱学原理 吴季辉 3-9-19 序列的激 发曲线，间隔取 300微秒左右 （500兆上）

生物大分子波谐学原理 吴季辉 7.2异核编辑谱 整个序列的信号传递过程可以简化成： K,(传)0→1，s→S,(5)s→1，（馬） 作三维谱同二维谱的一个重要区别在于数据点的选择，由于实验时间的限制， 间接维点数不能太多，这个谱的间接维点数可取128×32复数点。15N维由于N核数 目不多，而且一般化学位移重叠不很严重，取几十点即可，H维应该取得大一些， 当然要考虑到实验时间的限制。由于NOESY谱的重要性，信噪比要求比较高，经常 要采样3一4天甚至更长。 序列中的HSQC部分可用其他异核相关谱代替，如HMQC,尽管二维谱HMQC 有分辨率低的缺点，在三维谱中表现不是太差，因为三维谱分辨率的主要限制在数 据点数的大小上

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生物大分子波谱学原理 吴季辉 7.2异核编辑谱 由于NOESY-HSQC的信号在三维方向上均是同相信号，处理上与一般同相谱一 样。下图显示三维谱在二个方向的投影分别是HH同核谱及异核相关谱，这里要 注意的是，这个三维谱中出现的谱峰数目与其二维投影谱一样，这是异核三维编辑 谱的特点，正是这个特点使得异核编辑谱在谱峰重叠严重时明显优于同核谱。 30 F2(s1 a 2D F1(1 F1) F3(1HS) F2(1HS) 2D F21H)

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生物大分子波谐学原理 吴季辉 7.2异核编辑谱 a 3D NOESY-15N,1H-HSQC H Um 02 15N GARP 13 ar. Caliph. 1 KGz Gz Gz -KGZ K=+/-5;Ψ=+/-y;1=45°，225°+TPPI(t;2=2(x),2(-x): φrcc=x,2(-x),x.△=5.4ms. M.Sattler et al.Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 34 (1999)93-158:p147

7.2 异核编辑谱 生物大分子波谱学原理 吴季辉 M. Sattler et al. / Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 34 (1999) 93–158: p147

生物大分子波谱学原理 吴季辉 7.2异核编辑谱 7.2.2 3D TOCSY-HSQC Φ2 t/2 DIPSI-2 03 t2/2 decouple 类似地，可以将TOCSY同HSQC串接起来，所得3 DTOCSY-HSQC脉冲序列 及所用相循环与3 D NOESY-HSQC完全类似，区别只是NOESY中的混合期改成 TOCSY中的isotropic mixing pulse(通常用DIPSI一类的混合脉冲)。这种实验可以提 供残基内部自旋系统的信息。要注意的是，这种实验一般用于15N标记样品，当然 混合时间原则上大一些信号可以传递远一些，不过对于大蛋白质，由于弛豫的缘故， 可能信号反而减弱。对于13℃标记样品，类似信息可以由13C13℃相关谱获得。 整个序列的信号传递过程可以简化成： 1(6) TOCSYI sS）→1，)

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生物大分子波谐学原理 吴季辉 7.2异核编辑谱 7.2.3 3D HSQC-NOESY HSQC-TOCSY HSQC序列也可放在NOESY或TOCSY前，但由于水峰抑制的困难，一般 用的不多。 序列的信号传递过程为： 1G）s→S。1,(5,)）0”)1,6) 7.2.4 HMOC-NOEY-HMOC 尽管3 DNOESY-HSQC较二维同核谱有很大改善，对于二个化学位移接近 的H之间的NOE,仍无法由此获得，因为类似二维同核谱中的对角峰，在3D NOESY-HSQC中也有自相关峰。附近的交叉峰强度不如对角峰，因而无法辨认。 如酰胺质子间，脂肪链质子间，芳环质子间，经常会出现这种情况。这时可以考 虑进行这样的NOESY,只留一维（当然只能是采样维）作为H演化，其他二维 均利用13C或15N演化。或者千脆引入第四维

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生物大分子波谱学原理 吴季辉 7.2异核编辑谱 7.2.4.1 3D I5N-I5N HMQC-NOESY-HMQC 4 H Cm a ①3 t/2 t/2 2t t2/2 t/2 decouple 所用相循环为1=X,-X$24(X),4(-x:2(x),2(-x;04=8(y),8(-y) 5=16(y),16(-y5eE=X,-X,-X,X-X,x,X,-x。 用于检测相近化学位移的酰胺质子间的NOE。 其中2x= 1, 2JNH 序列的信号传递过程为： Hay5N,(G）'Hw8→'H→5N,）a→'HN) 通常采样点取64t)×322)×512t)复数点

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