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Polarização nuclear dinâmica da dissolução (d-DNP) para NMR

A espectroscopia tradicional da ressonância magnética (NMR) nuclear pode ser aumentada usando a polarização nuclear dinâmica da dissolução (d-DNP), permitindo aplicações tais como a monitoração de tempo real de interacções bioquímicas, reacções químicas, e processos metabólicos.

Faixa clara a:

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Como faz o trabalho NMR do d-DNP?

Em NMR tradicional, a detecção de moléculas pode ser impedida por intensidades fracas do sinal, que significa que moléculas do alvo precisa esta presente nas concentrações mais altamente do que physiologically comuns para que estejam detectadas ràpida.

D-DNP supera este que usa os estados de rotação nuclear hyperpolarized, que reservam impulsionando de intensidades do sinal perto tanto quanto 3 a 4 ordens de grandeza. D-DNP é sabido igualmente como a espectroscopia NMR hyperpolarized, junto com técnicas de PHIP e de SABRE.

o d-DNP foi inventado primeiramente em 2003 por Ardenkjaer-Larsen e por colegas e tem sido explorado desde então na proteína e em ajustes metabolomic. o d-DNP usa os conceitos de DNP que inclui usando a polarização alta de rotações do elétron, que é conseguida através de transferir a rotação às rotações nucleares usando baixas temperaturas e irradiação de microonda.

O aspecto da dissolução do d-DNP provem da dissolução rápida da amostra depois de DNP, retendo desse modo a maioria do hyperpolarization. O salto rápido das baixas temperaturas durante a irradiação de microonda à temperatura ambiente é chave a aumentar as intensidades do sinal, porque pode aumentar a polarização da rotação nuclear.

Geralmente, as experiências do d-DNP seguem três etapas. O primeiro envolve a polarização nuclear dinâmica em baixas temperaturas. A segunda etapa envolve um salto rápido do ponto baixo às temperaturas ambientais da amostra, transformando o ao estado líquido antes de um movimento rápido ao espectrómetro NMR.

A terceira etapa, que é a detecção própria, ocorre na temperatura ambiental ou quase ambiental. A aquisição é de espectros de uma dimensão, e assim que 2D NMR não pode ser feito usando métodos do d-DNP a não ser que em determinados casos recentemente descobertos.

Que são as aplicações do d-DNP NMR?

o d-DNP foi aplicado à ressonância magnética (MRI), mas é usado mais comumente conjuntamente com métodos NMR ou outros da espectrometria. Compartilha de aplicações com outros métodos NMR, tais como a descrição da estrutura das proteínas.

Quando o d-DNP é usado com os solventes hyperpolarized como vectores para mover o hyperpolarization das circunstâncias frias para uma proteína em um instrumento de DNP, NMR multidimensional pelo d-DNP torna-se possível. O aspecto do d-DNP de NMR conduz ao hyperpolarization das proteínas e das moléculas, que podem ajudar nas situações onde os alvos estam presente em baixas concentrações, tais como circunstâncias fisiológicos inferiores.

Em circunstâncias e em concentrações NMR tradicionais, o factor max da transcrição exibe uma estrutura do homodimer que contraste da conformação intrìnseca desorganizado considerada em concentrações fisiológicos. Usando o d-DNP NMR, tais polarizações podem ser removidas.

As possibilidades para usar o d-DNP NMR para explorar interacções da proteína estão ganhando alguma atenção, parcialmente devido a sua capacidade para remover as polarizações previamente descritas em circunstâncias fisiológicos. Por exemplo, o osteopontin é uma proteína intrìnseca desorganizado cujo o núcleo possa somente ser observado quando é limitado a sua ligante, heparina.

O emperramento causa as mudanças conformational que permitem que os resíduos sejam afectados pelo hyperpolarization, onde de outra maneira permaneceriam não afectados. Conseqüentemente, D-DNP NMR pode ser usado para compreender interacções da proteína e a dinâmica estrutural, especialmente dentro das proteínas intrìnseca desorganizado.

Quando as aplicações acima mencionadas pertencerem principalmente às proteínas, o d-DNP está considerado cada vez mais como uma aplicação viável para o metabolomics. NMR no metabolomics foi obscurecido pela espectrometria em massa devido a sua sensibilidade aumentada, mas a evidência sugere que o d-DNP NMR poderia para fora-faça isto.

As aproximações incluem a isótopo-rotulagem, onde as amostras são etiquetadas com 13o C antes do d-DNP, e os métodos untargeted, onde as amostras são hyperpolarized na abundância 13natural de C. Até à data de ainda, o d-DNP não estêve aplicado aos estudos metabolomic “reais” enquanto permanece imperfeito para esta aplicação.

Por exemplo, o uso 13de C significa que a detecção está limitada aos carbonos quaternários devido a seus tempos de abrandamento mais longos. Tais edições podem teòrica ser resolvidas, mas esta não foi conseguida na prática ainda.

Os efeitos do real-mundo do d-DNP NMR estão sendo descobertos ainda, mas já mostrou a importância da detecção de cancro in vivo, revelação da droga, monitoração de respostas do tratamento, análise biomolecular, e outro.

Fontes

  1. Jannin S., e outros (2019). Aplicação e metodologia da polarização nuclear dinâmica da dissolução em contextos físicos, químicos, e biológicos. Jornal da ressonância magnética. https://doi.org/10.1016/j.jmr.2019.06.001
  2. Kovtunov K.V., e outros (2018). Espectroscopia NMR Hyperpolarized: d-DNP, técnicas de PHIP, e de SABRE. Química: Um jornal asiático. https://doi.org/10.1002/asia.201800551

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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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