7.1 异核相关谱

7.1 异核相关谱蛋白质研究中用的异核相关谱均利用单键偶合，分为两类：

HSQC (Heteronuclear Single-Quantum Coherence) Simple HSQC

Decoupled HSQC

Constant-time HSQC

HMQC

(Heteronuclear Multiple-Quantum Coherence)

生物大分子波谱学原理吴季辉

间接维正负频率区别生物大分子波谱学原理吴季辉

相干阶路线 ?

HMQC

HMQC 和 HSQC 谱图看起来非常类似

HMQC 和 HSQC 的进一步讨论






2. 13C 同核 J 偶合的影响：

上述讨论仅考虑 1H 同核 J 偶合的影响，对于非标记样品或15N 标记蛋白质样品是对的，对于 13C 标记或 13C-15N 双标记的蛋白质样品，还需考虑 13C 同核 J 偶合以及 13C-15N 间 J 偶合的影响。

对于蛋白质而言， CO 和其他脂肪链上的 C 的化学位移相差甚远，大约 100ppm ，在实际的脉冲序列中通常当成不同的核来处理，也就是可以选择适当的脉冲，作用于其中一个核，对另一个的影响比较小；同样可以施加对其中一个核的去偶，而对另一个核的影响也比较小。当然，脉冲的宽度必须仔细选择，以保证对另一核的影响最小。同时还需考虑到可能的相移和频移。

至于 13C-15N 间 J 偶合的影响，可以在适当位置加 180 度13C 或 13CO 脉冲去除。



上述措施对于 13C 间的 J 偶合不起作用，因为不同位置的 13C 化学位移分布在一个不大的区域，加上存在 C 核的数目相当多，不可能用选择脉冲实现去偶。 13C 同核 J 偶合在固定间隔中的作用不过是使有用信号减弱，在演化期则要产生相应的频率标记，出现 J裂分，也就是变换后出现谱线的多重结构，既使谱峰结构复杂化，又使信号减弱。解决的方法只有一个：利用恒时类型的实验设计。

HSQC 实验设计的变化生物大分子波谱学原理

吴季辉


吴季辉


吴季辉



3. 溶剂峰抑制 :

仅 13C 标记蛋白质的核磁实验常在重水中进行，残留的水峰信号用预饱和即可抑制； 15N 标记或 13C-15N 双标记样品的核磁实验通常在水中进行，因为 NH信号的检测非常方便，此时预饱和方法不太好，因为需要较强的照射来抑制水峰，靠近水峰的 1H 的信号也会被部分抑制，由于饱和转移， NH 的信号强度也会减弱。

有效抑制水峰而不至导致饱和转移的方法有spin-lock purge pulse 或梯度场脉冲，这二种方法可以方便地用于 HSQC



a spin-lock: 在第一个 INEPT 部分， NH 信号由于 J 偶合形成 x方向的反相分量，而水峰信号保留在 y 方向，在 x 方向加一个spin-lock （通常 1-2ms ）， NH 信号不受影响，而水峰信号围绕 x 方向旋转，由于探头的射频场不均匀性，在旋转数十或更多周后，水峰信号水峰 y 信号逐渐散开而被抑制。当然这种方法的效果同仪器相位的仔细校准很有关系。

HMQC 和HSQC 的进一步讨

论


b 梯度场脉冲 : 在第一个 INEPT 部分加 1H 的 90 度脉冲但未加S 核的 90 度脉冲时形成纵向有序信号，此时加一个梯度场脉冲，对其无影响，但水峰信号仍然是横向磁化，可以被抑制。利用这种方法时还可在第一个 90 度脉冲前加水峰的选择 90 度脉冲，相位相反，这样水峰信号仍然在 z 方向，梯度场只是抑制没有保留在 z 方向的残余部分信号，这种方法称为” water flip-back” ，其优点是减小水峰信号的” radiation damping” 作用，这样进一步减小饱和转移的作用，同时也降低所用梯度场的强度。







复数检波方式如 State,State-TPPI 方式为 alias ，周期性地平移实数检波方式如 TPPI 方式为 fold ，相对于谱边界作反射当第一个 t1值设置成半点延迟时，折叠奇数次的信号相位与折叠偶数次的信号（包括未折叠）相反。



6. 信号处理：

由于 HMQC 及 HSQC 的主要信号是同相吸收型，因此处理方法类似同核同相谱，恒时型的采样点少时，可利用线性预测等扩增数据点


下图是 13C-15N 双标记的 ubiquitin 的普通 HSQC 谱以及 CT 脉冲序列记录的谱图（ T=27ms 及 54ms ），可以看出分辨率明显的改善。


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7.1 异核相关谱