Ядерно-магнитный резонанс

В следующем анализе мы будем предполагать, что статическое поле B1 направлено вдоль оси x '(рис. 7).- Ядерный магнитный момент μ прецессирует с ларморовской частотой ω0 вокруг направления поля B 0 (см. рис. 2.2.5). Конечно, это в равной степени справедливо для суммы ядерных магнитных моментов, то есть для макроскопической намагниченности M. Следовательно, наблюдатель, наблюдающий прецессию намагниченности M с вращающейся системы отсчета, придет к выводу, что положение намагниченности не изменение. С его точки зрения, намагниченность ведет себя так, как будто поле B0 отсутствует (теорема Лармора).Рисунок 7 – Радиочастотное поле в стационарной и вращающейся системе отсчета. В неподвижной системе отсчета (x, y, z) магнитное РЧ поле B1(t) вращается с угловой частотой ωRF в плоскости x – y вокруг оси z. Если наблюдать это вращение из вращающейся системы отсчета (x ′, y ′, z), которая вращается с угловой частотой ωRF вокруг оси z, вектор будет стационарным. Обычно вращающуюся рамку выбирают таким образом, чтобы поле B1 указывало в x′-направлении.Суммируя оба рассуждения, можно сделать вывод, что динамика намагниченности M во вращающейся системе отсчета определяется только статическим полем B1. Если он направлен к оси x ', то намагниченность M будет прецессировать вокруг оси x' (рис. 8a). Аналогично уравнению (4) частота ω1 этой прецессии определяется выражениемω1 = γB1(6)Если посмотреть на это простое вращение намагниченности M в плоскости y′ – z вращающейся системы отсчета из лабораторной системы отсчета (x, y, z), на движение накладывается заметно более быстрое вращение (B0> B1) вокруг оси z. Таким образом, в лабораторной системе координат острие вектора M движется по спирали по поверхности сферы вокруг поля B0; длина вектора M остается постоянной (рис. 8б).Рисунок 8 – Резонансное возбуждение. Во вращающейся системе отсчета, которая вращается с ларморовской частотой ω0 вокруг направления поля B0, намагниченность M прецессирует с частотой ω1 вокруг стационарного поля B1. В неподвижной системе отсчета на это простое вращение накладывается заметно более быстрое вращение вокруг оси z.Следовательно, острие вектора M движется по спирали по поверхности сферы6. Структурный анализ дипептида с использованием двуемрной ЯМР спектроскопииСпектр 1D 1H ЯМР для Phe-Ala различает только четыре различных типа протонов в дополнение к пику протона HOD. Пики α-протонов Phe и Ala, по-видимому, перекрываются в этом спектре пептидов; однако в спектре ЯМР 1D 1H дипептида Ala-Phe были разрешены все пять различных типов протонов. Это демонстрирует, что различия в последовательностях вызывают разные химические сдвиги пиков для α-протонов. Это позволяет увидеть, насколько подробные и ценные данные ЯМР для химического анализа белков (рисунок 9).Рисунок 9 – сгенерированные 1H-ЯМР-спектры дипептидов Ala-Phe (вверху) и Phe-Ala (внизу), показанные в виде спектра ЯМР с двумя дисплеями. Приписаны все пики протонов; αHA относится к α-протону на аминокислотах аланина, а αHF относится к α-протону на аминокислотах фенилаланина.Поскольку спектры ЯМР более сложные и, по-видимому, имеют перекрывающиеся пики протонов, проводится дальнейший анализ. Дальнейший анализ дает COSY спектр. Спектр COSY для каждого дипептида использовали для определения пиков α-протонов. Информация, полученная из спектра COSY, была в виде недиагональных перекрестных пиков, которые служили доказательством того, что эти протоны находились на расстоянии 2 или 3 связей. Эти недиагональные пики, вероятно, являются результатом спиновой связи между группами протонов.Α-протон при ~ 3,7 ppm был α-протоном аланина, а протон при ∼4,2 ppm был α-протоном фенилаланина (рис. 9). Идентичность протонов была подтверждена анализом COSY (рис. 10). Аналогичные различия α-протонов были отмечены для валин-метионина (Val-Met) и метиониневалина (Met-Val) и для пролин-лейцина (Pro-Leu) и лейцинпролина (Leu-Pro) (дополнительная информация).Рисунок 10 - генерировалCOSYспектры Ala-Phe (A) и Phe-Ala (B). На каждой панели недиагональные пики α-протонов помечены пунктирными линиями, которые показывают α-H на аминокислоте Phe (F), которая дает недиагональный пик из-за его взаимодействия с группой CH2 на F боковой цепи. Пунктирная линия показывает α-H на аминокислоте Ala (A), которая дает недиагональный пик из-за его взаимодействия с группой CH3 на боковой цепи A.ЗаключениеВ пердставленнной работе проведен кратки обзор работ, посвященных ЯМР спектроскопии дипептидов, опсианы базовые физические приницпы ЯМР, проведен анализ ЯМР спектров Ala-Phe и Phe-Ala.Литература1. Morris. G. A. Magn. Reson. Chem. 24, 371–403, 1986.2. Methods in Enzymol. Part A & B: NuclearMagnetic Resonance of Biological Macromolecules, Vol. 338 & 339, 2001. 394. Eds. Thomas, J. L., Volker, D, and Uli, S.3. Encyclopedia in NuclearMagnetic Resonance, Vol. 1–9, Eds. Grant. D. M., Harris, R. K. 1995, 2002.4. Morris. G. A., and Freeman. R. J. Am. Chem. Soc. 101, 760–762, 1979.5. Barnes, A. B., Paepe. G. D., Van derWel, P. C. A., Hu, K. N., Joo, C, G., Bajaj, V. S., Jurkauskas, M. L. M., Sirigiri, J. R., Herzfeld, J., Temkin, R. J., and Griffin, R. G. Appl. Magn.Reson. 34, 237–263, 2008.6. Shrot, Y., Frydman. L. J. Am. Chem. Soc. 125, 11385–11396,2003.7. Atreya. H. S., and Szyperski, T. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 101,9642–9647, 2004.8. Kupce, E., Freeman, R. J. Am. Chem. Soc. 126, 6429–6440,2004.9. Hiller, S., Fiorito, F.,Wuthrich. K andWider. G. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 102, 10876–10881, 2005.10. Mcdermott. A. E. Annu. Rev. Biophys. 38, 385–403, 2009