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 7d HNCA and HN（CO）CA 7.4 三共振谱

生物大分子波谱学原理 吴季辉 7.4三共振谱 -C-H H H-C一H H-C-H HNCA HCACO C-H HN(CO)CA HCA(CO)N HNCO CBCANH H HN(CA)CO CBCA(CO)NH H(CA)NH HBHA(CBCACO)NH ①©一@ H-C-H HBHA(CBCA)NH C(CO)NH-TOCSY

7.4 三共振谱 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 HNCA H-C-H H-C-H HNCA H H H

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生物大分子波谱学原理 吴季辉 HNCA 7.4.1.1简单的HNCA实验 HNCA(a) X02 X X 01 ①4 /2 decouple 13C F1(D->F3N,t1)->F2(Ca,t2) 13C0 ->F3N)->F1(H,t3) 所用相循环为1=X,-x;中2y,-y,3=2(x),2(-x):4=4(x),4y),4(-x),4(-y) ref=x,-x-XX-x,xx,-X。此处2x= QJNH

HNCA 生物大分子波谱学原理 吴季辉 F1(H) -> F3(N,t1) -> F2(Ca,t2) -> F3(N) -> F1(H,t3)

生物大分子波谐学原理 7.4.11简单的HNCA实验 吴季辉 HNCA HNCA (a) decouple co 从HN的信号出发，经过第一个INEPT,传递给5N:O。=-2HN 经1期间频率标记：o6=-2HN,cos(Q4) 所用相循环为-xxy少的-2,2x◆44(x,4y4x,4(y) 1 =X-X-XXX,XX-X。此处2x= 在随后的8期间，产生N相对C“的反相磁化： 2J ge=4HN.CT,(⑥)+4HN.C-a「2(8)}×cos(24)cos(m6) 此处I(d)=sin(πJcw)cos(I(⊙)=cos(πJcw)sin() 通常取8-22ms,这时两个T函数值大致最大，同时又是人知的倍数，因此c0s(d)≈1 紧接着H和13C的90度脉冲产生三量子项： =4HN CgT()+4HN.C ()x cos()cos(/) 在与期间，只有3℃的化学位移被标记： .=(4HN.C cos(()+4HNC cos(;() xcos(9w4)cos(πdmd)cos(πd。-oh) 随后的回传过程产生： =Hcos(()+cos(()c()cos'()cos() 因此，每一对N,HN对应两个峰，分别是残基内及前一个残基的C:,一般而言，残 基内的峰稍为强一些，但也不是绝对的

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生物大分子波谱学原理 吴季辉 HNCA F1=121.6ppm ⊙G47 G10® 层 L430 L736 K48 品 R74 N250 K110 1440 113同 8 T140 8 V26D. 9.0 8.5 8.0 7.5 F3(ppm) FIGURE 7.30 A selected F2(13C)-F3(HN)slice,at an F (I5N)chemical shift of 121.6 ppm,from an HNCA spectrum of i5N/13C-labeled ubiquitin

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生物大分子波增学原理 吴季辉 HNCA 7.4.1.2 CT-HNCA HNCA(b) 2 X Φ1 X 3 T/2 T/2 t/2 T/2 T/2 decouple ①4 /2 d F1(D->F3N,t1)->F2(Ca,t2)-> 13c0 F3N)->F1(H,t3) 所用相循环为1=x,-x;2y,y;3=4x),4y),4-x),4(-y)φ4=16(x),16(-x),φs-16(y),16(-y方 62(x),2(-x;r©f=2(X-X-XX-Xx,x,-x),2(-xx,x-x,x-x-XX)。此处2x=

HNCA 生物大分子波谱学原理 吴季辉 F1(H) -> F3(N,t1) -> F2(Ca,t2) -> F3(N) -> F1(H,t3)

生物大分子波谱学原理 7.4.1.2 CT-HNCA 吴季辉 HNCA HNCA (b) decouple n Af-o 4 从HN的信号出发，经过第一个INEPT,传递给15N:O。=-2HN k=15y)16-y 在恒时期间，15N与H及13CO的偶合不起作用，而与13C的偶合全程起作 用，因而保持对H的反相磁化，同时产生15N相对C的反相磁化： =4HN CgT (T)+4HN CaT2 (T)3 xcos(Qh) 此处I1(T)=sin(πHewT)cos(πIcwI) Iz(T)=cos(πGNT)sin(πJcwT) 通常取T=22~28ms,这时两个T函数值大致最大 紧接着15N和13C的90度脉冲产生极化转移： =4HNCg(T)+4HNC(T)x cos()

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生物大分子波谱学原理 7.4.1.2 CT-HNCA 吴季辉 HNCA HNCA (b) H decouple BCO 在t2期间，13C同其他核的偶合均被相应的180度脉冲去除，只有13C的化 学位移被标记，但13C与13C的偶合保留： yφ416(x),16(-xs-16y).16(y x),此处2x= 1 4HNCg cos((T)+4HNC cos(T(T) ×cos(2x4)cos(Jcct） 因此，2的最大时间不得超过 一，通常取8-10ms。 随后的回传过程产生： .=Hco(T)+cs((T)x)cos() 当T=6=2时，结果与前一序列一样，但是前一序列信号演化多经历了 t时间，因此考虑到弛豫，恒时版本的信号衰减略小一些。对于abiquitin大小的 蛋白质，信噪比可提高10%左右

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生物 7.4.1.3 1H-decoupled CT-HNCA HNCA (c) X 02 X H 1 decouple Φ1 3 Φ5 T/2 1 2 T/2 t/2 T/2 T/2 decouple b ①4 ①6 t/2 F1(HD->F3N,t1)->F2(Ca,t2)-> F3N->F1(H,t3) 所用相循环为1-x,-x;2y,y;3=4(x),4y),4(-x),4(-y)中4=16x),16(-x) 5=16(x),16(-x;φ6=2(x),2(-X；ref=2(x,-X,-X,X,-X,X,x,-x),2(-xX,X-X,X,-X,-XX)。此处 1 2x= 2JH

HNCA 生物大分子波谱学原理 吴季辉 F1(H) -> F3(N,t1) -> F2(Ca,t2) -> F3(N) -> F1(H,t3)

3D HNCA out-and-back:HN->N(t)->Co(t2)->N->HN(t3) 分L DIPSI-2 12N 1t1 15N GARP 2HN Ny 2N.Ca 2HN N 3C0 2N,Coy 13C sin4(π1JN.Hw△)exp(-2△WT2Hw) sin2(JCa.N 2t)cos2(n 2JCa.N 2t)exp(-4t/T2N) cos(n Jca.cB t2)exp(-tz/T2ca)