武汉物数所快速多维NMR技术取得新进展

2010-7-09 00:00 来源: 武汉物理与数学研究所
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  多维谱作为现代NMR技术的核心内容,有效减少了谱峰重叠,并可直观地揭示核自旋之间的化学键连接及空间距离等重要信息,被广泛应用于蛋白质结构的研究。然而由于NMR多维实验时间随维度的增加而急剧延长,因此当需要快速实验速度时,例如在LC-NMR、不稳定样品的NMR分析、及多样品高通量NMR实验中,NMR多维谱的应用受到严重限制。

  为了缩短多维NMR实验时间,出现了一系列快速多维谱方法,如最大熵重建,Hadamard-NMR,GFT-NMR,SOFAST-NMR,单次扫描技术(Single- Scan-NMR),以及以投影重建为代表的间接维非均匀稀疏采样技术(Indirect Dimensional Nonuniform Sparse Sampling,IDNSS)等。间接维非均匀稀疏采样技术将间接维空间中符合Nyquist采样规则的均匀采样点,替换为稀疏分布的非均匀采样点,极大地减少了间接维采样点数,从而缩短了实验时间,已被应用于生物大分子NMR实验中。然而非均匀稀疏采样数据则不能够应用FFT处理,因此,对非均匀稀疏采样数据的处理时间会显著延长。

  中科院武汉物理与数学研究所波谱研究室刘买利课题组发展出一种新的谱图重建技术,利用Gridding算法将非均匀分布的数据重建到均匀网格上,并对之作快速傅里叶变换(FFT),以快得多的处理速度得到NMR多维谱。课题组将此方法应用到GB1蛋白质的HNCO谱分析中,并MFT变换结果及常规实验结果作了对比,发现利用非均匀采样可以在更短的时间得到与常规实验相同的信息,而利用Gridding-FFT处理非均匀采样数据要比MFT方法快几十倍。

  该研究成果已于近期发表在JMR杂志上(Journal of Magnetic Resonance, 2010, 204, 165-168)。