banner EPR Biology

膜蛋白和自旋标记

自旋标记蛋白中氮氧化合物的迁移率分析。
EPR
结合定点自旋标记 (SDSL) 是一种研究膜蛋白结构和动力学的技术。EPR 不仅能提供含有未成对电子的自旋标记物的局域信息,还能测量在蛋白内部引入的两个自旋标记物内部的距离。

金属蛋白

 

细胞色素 c 氧化酶中顺磁中心的 EPR 表征。
大约 30% 的已知蛋白质是金属蛋白。这些蛋白质参与了多种生物学上的重要过程,如电子跃迁、药物代谢、疾病机制等。EPR 不仅在研究金属蛋白的电子结构方面有重要作用,而且还可以表征其氧化还原因子、结合位点、底物反应。例如,细胞色素 c 氧化酶是来自线粒体和许多细菌的呼吸链中的末端蛋白。血红素 A 是一种低自旋血红素,接收来自附于亚基 II 的铜 A (CuA) 中心的电子,并将其转移到双核中心。

EPR biology crystal structure
Crystal structure (1OCC.pdb) of cytochrome c oxidase
EPR biology spectrum oxidase
EPR spectrum of cyt c oxidase showing heme a, copper A, and protein radical (in blue). Data courtesy of Prof. T. Prisner, University of Frankfurt (J. Phys. Chem. B, 2007, 111 (14), pp 3839–3846)
Crystal sturcture of P-glycoprotein (3G5U.pdb)
Crystal structure of P-glycoprotein (3G5U.pdb)
epr-biology_spectrum_nitroxide.jpg
EPR spectra of each attached nitroxide molecule showing correlation between position and mobility. Data courtesy of Prof. T. Prisner, University of Frankfurt (JACS, 2012, 134, pp 5857-5862)

RNA 和 DNA 氧化

进行 CuCl2/H2O2 处理后检测到的 DNA 衍生自由基。
EPR
波谱结合自旋捕获技术成功地检测和鉴定了由于活性氧 (ROS) 对生物大分子(如 DNA RNA)造成损伤而产生的大分子量物质。众所周知,这些物质的破坏或改变对大量的细胞损伤和疾病起到重要的作用。

EPR biology spectrum damage
EPR spectrum of N-centered radical upon DNA damage after CuCl2/H2O2 treatment using DMPO as spin trap. Spectrum also consists of two other radicals that are not DNA-derived. Data courtesy of Dr. R. Mason, NIEHS (Free Radic. Biol. Med. 2011 50(11) pp 1536
EPR biology ROS
Mechanism of DNA damage by reactive oxygen species (ROS)

筛查 DNP 试剂

TEMPO EPR 谱和偶极耦合测定。
DNP
极化试剂对于 DNP 实验的成功非常重要。即使在 MAS 转子中,样品也可在 DNP 实验之前使用专利 SpinCount 模块进行预筛选。弛豫时间对 DNP 效率至关重要,因此在低温下进行 P1/2 测量以估计新极化试剂的 DNP 效率是非常有价值的。DNP 测量的另一个重要特征是电子对电子偶极耦合,这可以利用溶液和冷冻溶液 EPR 谱轻松测得。阅读更多关于 DNP 试剂的信息

EPR biology spectrum DNP
EPR spectrum of DNP agent (bis-TEMPO biradical)
EPR biology tempo
D [G] = 18562/R3 [Å]

Dipolar coupling measured: D = 7.9 G. Distance determined: R = 13 Å

Data courtesy of Prof. T. Prisner, University of Frankfurt (Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 4996)

酶反应

铜锌超氧化物歧化酶活性部位的检测与研究。
许多酶反应涉及单电子氧化步骤,并伴随形成 EPR 可检测到的顺磁过渡态酶。未成对电子所在的顺磁中心通常以过渡金属(金属蛋白酶)为中心,或者是一种氨基酸衍生的自由基。检测和识别顺磁中心对理解酶的功能非常重要。例如,在原生 SOD1 酶中,活性位点含有一个 Cu(II) 离子,此离子可提供极具特征的 EPR 谱。

EPR chemistry crystal structure
Crystal structure (1E9P.pdb) of Cu(II)-SOD protein
EPR biomedical spectrum
EPR spectrum of Cu(II)-SOD protein at 77 K using finger dewar