记录蛋白质结构计算、动态分析,甚至主链分配所需的所有 NMR 实验数据是非常耗时的。通过结合不同的数据采集和处理技术,可大大缩短记录表征蛋白质所需的几乎所有实验要花费的时间。

在常规 NMR 实验中,大部分实验时间都花费在了等待两次扫描之间的磁化恢复上。该时间取决于自旋晶格弛豫时间 T1,对于小分子到中等分子蛋白质的主链酰胺质子来说,该时间通常为 1 秒的量级。这意味着 99% 的磁化恢复将需要大约 5 秒,而恢复延迟时间通常为 1.5 秒的量级(约 80% 磁化恢复)。

多维 NMR 实验也会花费远比这更长的时间,因为使用常规技术增加一个维度通常会使实验所需的时间增加一个数量级。这意味着,如果记录一个二维实验的时间为不到 1 小时,那么三维实验将需要一天,四维实验需要一周,五维实验需要一个月,以此类推。但就信噪比而言,大多数情况下(尤其是记录高维度谱图时),采用远比这短的实验时间就足以达到目的。

采用更高的磁场强度时,可能有必要考虑基于 TROSY 的实验而非基于 HSQC 的实验[5,6]。最终谱图中不仅会显示出更尖锐的谱线,而且实验使用的占空比也更低,因为在采集过程中氮不用去偶。另外,最新研究表明可通过恢复稳态 15N 磁化以进一步提高灵敏度。

Figure 1 speed up nmr

1:(左图)使用 10 ms 的恢复延迟和 40 ms 采集时间在 20 秒内记录的 SOFAST HMQC 谱图,记录了 512 × 64 个复点。(右图)使用 150 ms 的恢复延迟和 80 ms 采集时间在 3 分钟内记录的 BEST TROSY 谱图,记录了 1024 × 128 个复点。

Daniel Mathieu
Bruker BioSpin GmbH,德国莱茵斯泰腾