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Polarisation nucléaire dynamique de dissolution (d-DNP) pour RMN

La spectroscopie traditionnelle (NMR) de résonance magnétique nucléaire peut être améliorée utilisant la polarisation nucléaire dynamique de dissolution (d-DNP), permettant des applications telles que le suivi en temps réel des interactions biochimiques, des réactions chimiques, et des procédés métaboliques.

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Comment va-t-il le travail RMN de d-DNP ?

Dans RMN traditionnel, le dépistage des molécules peut être entravé par de faibles intensités de signe, qui signifie que les molécules-cible doivent être présentes dans les concentrations plus haut que physiologique courantes afin qu'ils puissent à trouver rapidement.

D-DNP surmonte ceci utilisant les conditions hyperpolarized de spin nucléaire, qui laissent pour l'amplification des intensités de signe par pas moins de 3 à 4 ordres de grandeur. D-DNP est également connu en tant que spectroscopie RMN hyperpolarized, avec des techniques de PHIP et de SABRE.

le d-DNP a été inventé la première fois en 2003 par Ardenkjaer-Larsen et collègues et a été depuis lors exploré dans la protéine et les réglages metabolomic. le d-DNP emploie les concepts de DNP comprenant utilisant la polarisation élevée des rotations d'électron, qui est réalisée par l'intermédiaire de transférer la rotation aux spins nucléaires utilisant la basse irradiation de température et hertzienne.

L'aspect de dissolution du d-DNP provient de la dissolution rapide d'échantillon après DNP, maintenant de ce fait la majorité de l'hyperpolarisation. Le saut rapide de basses températures pendant l'irradiation hertzienne à la température ambiante est principal à augmenter les intensités de signe, car il peut augmenter la polarisation de spin nucléaire.

Généralement les expériences de d-DNP suivent trois opérations. Le premier concerne la polarisation nucléaire dynamique à de basses températures. La deuxième opération concerne un saut rapide du bas aux températures ambiantes de l'échantillon, le transformant à la condition liquide avant un mouvement rapide au spectromètre RMN.

La troisième opération, qui est le dépistage lui-même, se produit à ambiant ou presque à la température ambiante. L'acquisition est des spectres unidimensionnels, et ainsi le 2D RMN ne peut pas être fait suivre des méthodes de d-DNP à moins que dans certains cas récent découverts.

Queest-ce que les applications du d-DNP sont RMN ?

le d-DNP a été appliqué à l'imagerie par résonance magnétique (MRI), mais généralement il est employé conjointement avec méthodes RMN ou autres de spectrométrie. Il partage des applications avec d'autres méthodes RMN, telles que décrire la structure des protéines.

Quand le d-DNP est employé avec les solvants hyperpolarized comme vecteurs pour déménager l'hyperpolarisation des conditions froides à une protéine dans un appareillage de DNP, RMN multidimensionnel par le d-DNP devient possible. L'aspect de d-DNP de RMN mène à l'hyperpolarisation des protéines et des molécules, qui peuvent aider aux situations où les objectifs sont présents dans des concentrations inférieures, telles que des conditions physiologiques de dessous.

En conditions et concentrations RMN traditionnelles, le facteur max de transcription montre une structure de homodimère cette des contrastes de la conformation intrinsèquement désordonnée vue aux concentrations physiologiques. Utilisant le d-DNP RMN, de telles polarisations peuvent être enlevées.

Les possibilités pour l'usage du d-DNP RMN pour explorer des interactions de protéines gagne une certaine attention, partiellement due à sa capacité d'enlever des polarisations précédemment décrites aux conditions physiologiques. Par exemple, l'osteopontin est une protéine intrinsèquement désordonnée dont le faisceau peut seulement être observé quand il est lié à son ligand, héparine.

Le grippement entraîne les modifications conformationnelles qui permettent à des résidus d'être affectés par l'hyperpolarisation, où ils autrement resteraient inchangés. Par conséquent, D-DNP RMN peut être employé pour comprendre des interactions de protéines et la dynamique structurelle, particulièrement dans les protéines intrinsèquement désordonnées.

Tandis que les applications mentionnées ci-dessus ont concerné principalement des protéines, le d-DNP est de plus en plus vu comme application viable pour le metabolomics. RMN dans le metabolomics a été éclipsé par la spectrométrie de masse due à sa sensibilité accrue, mais la preuve propose que le d-DNP RMN pourrait surpasser ceci.

Les approches comprennent l'isotope-marquage, où des échantillons sont marqués avec 13C avant le d-DNP, et les méthodes untargeted, où les échantillons sont hyperpolarized à l'abondance 13naturelle de C. En date d'encore, le d-DNP n'a pas été appliqué aux études metabolomic « réelles » pendant qu'il demeure imparfait pour cette application.

Par exemple, l'utilisation 13de C signifie que le dépistage est limité aux carbones quaternaires dus à leurs plus longs temps de relaxation. De tels problèmes peuvent théoriquement être résolus, mais ceci n'a pas été réalisé dans la pratique encore.

Les effets du monde réel du d-DNP RMN sont toujours en cours de découverte, mais il a déjà montré l'importance du dépistage du cancer in vivo, développement de médicament, surveillance des réponses au traitement, analyse biomoléculaire, et d'autres.

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Last Updated: Nov 6, 2019

Sara Ryding

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Sara Ryding

Sara is a passionate life sciences writer who specializes in zoology and ornithology. She is currently completing a Ph.D. at Deakin University in Australia which focuses on how the beaks of birds change with global warming.

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