Transcript HMQC和HSQC的进一步讨论

生物大分子波谱学原理
吴季辉
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)
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间接维正负频率区别
相干阶路线?
HMQC
HMQC和HSQC谱图
看起来非常类似
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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。
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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。
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HSQC实验设计的变化
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HSQC实验设计的变化
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HSQC实验设计的变化
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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
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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spinlock（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。
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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。
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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。
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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
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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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