与 C/H 关联的三共振实验 生物大分子波谱学原理

吴季辉

已经讨论过的三共振实验涉及主链上的连接关系，而 HCCH类型的实验提供了氨基酸侧链上的连接，将二者结合起来可以获得完整的证认信息。虽然二者的连接点在 1H 或 13C ，但由于这两种核的化学位移分布范围不大，不利于谱峰的解析，更好的是利用 1HN 及 15N 。因此产生出两类实验：一类利用 COSY 原理将信号传递至 13C ，再进一步传递至 15N 及1HN ，这类实验有CBCA(CO)NH ， CBCANH ， HBHA(CBCACO)NH ， HBHA(CBCA)NH ；另一类实验利用 TOCSY 将信号传递至13C ，再进一步传递至 15N 及 1HN ，这类实验有 C(CO)NH-TOCSY ， H(C)(CO)NH-TOCSY 。由于这些实验涉及侧链，侧链碳骨架的形式对信号的传递效率有很大影响。另一方面所得信息也可提供侧链类型即残基类型的信息。

CBCA(CO)NH 生物大分子波谱学原理

吴季辉

CBCA(CO)NH 生物大分子波谱学原理

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F1(Ha/Hb) -> F2(Ca/Cb,t1) -> F2(Ca) -> F2(CO) -> F3(N,t2) -> F1(H,t3)

CBCA(CO)NH

生物大分子波谱学原理吴季辉

CBCA(CO)NH

生物大分子波谱学原理吴季辉

CBCA(CO)NH

生物大分子波谱学原理吴季辉

CBCA(CO)NH

生物大分子波谱学原理吴季辉

CBCA(CO)NH 生物大分子波谱学原理

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CBCA(CO)NH

生物大分子波谱学原理吴季辉

CBCANH 生物大分子波谱学原理

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CBCANH 生物大分子波谱学原理

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F1(Ha/Hb) -> F2(Ca/Cb,t1) -> F2(Ca) -> F3(N,t2) -> F1(H,t3)

CBCANH

生物大分子波谱学原理吴季辉

CBCANH

生物大分子波谱学原理吴季辉

CBCANH

生物大分子波谱学原理吴季辉

CBCANH 生物大分子波谱学原理

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HNCACB 生物大分子波谱学原理

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F1(H) -> F3(N) -> F2(Ca) -> F2(Ca/Cb,t1) -> F2(Ca) -> F3(N,t2) -> F1(H,t3)

HNCACB 生物大分子波谱学原理

吴季辉

HBHA(CBCACO)NHHBHA(CBCA)NH

生物大分子波谱学原理吴季辉

这二个实验 CBCA(CO)NH 及 CBCANH 均可略加修改，让频率标记改在 1H/1H 而不是13C/13C ，这样就形成 HBHA(CACACO)NH 及HBHA(CBCA)NH ，尤其后者特别有用，因为如前所述， 1H/1H 峰的相位刚好相反，便于识别。不过 CBCANH 及 HBHA(CBCA)NH 特别是 HBHA(CBCA)NH 由于涉及 15N 同 13C 的信号传递，需要较长的传递时间，而大蛋白质的 13C 的弛豫时间比较短，因而信噪比较其他三共振实验要低很多。

HBHA(CBCACO)NH生物大分子波谱学原理

吴季辉

F1(Ha/Hb,t1) -> F2(Ca/Cb) -> F2(Ca) -> F2(CO) -> F3(N,t2) -> F1(H,t3)

HBHA(CBCACO)NH生物大分子波谱学原理

吴季辉

基于异核谱的谱峰证认 生物大分子波谱学原理

吴季辉

三共振谱可以建立 sequential 连接，无需NOESY 的信息，也不需要自旋体系的知识即可获得主链原子的证认；

再利用 TOCSY-HSQC, HCCH-COSY, HCCH-TOCSY 等实验，进一步可获得侧链原子的证认

而且利用获得的 13C 化学位移，还可判别氨基酸残基类型以及二级结构。

基于异核谱的谱峰证认 生物大分子波谱学原理

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基于异核谱的谱峰证认 生物大分子波谱学原理

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基于异核谱的谱峰证认 生物大分子波谱学原理

吴季辉

基于异核谱的谱峰证认

生物大分子波谱学原理吴季辉

下图显示不同氨基酸残基中 13C的化学位移分布，由 13C 和 13C

等的化学位移可以可靠地辨认出某些氨基酸残基，如 Ala, Thr, Ser, Gly 等。

基于异核谱的谱峰证认 生物大分子波谱学原理

吴季辉

异核三共振三维及四维谱大大简化了谱峰证认的过程，也使得谱峰证认自动化或半自动化成为可能，当然在目前阶段，由程序辨认出的谱峰还需经过手工检查，排除可能的假峰。

测验题： 脉冲序列分析生物大分子波谱学原理

吴季辉