7.1 异核相关谱 HSQC HMQC (Heteronuclear Multiple-Quantum Coherence)

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1 7.1 异核相关谱 HSQC HMQC (Heteronuclear Multiple-Quantum Coherence)
生物大分子波谱学原理 吴季辉 7.1 异核相关谱 蛋白质研究中用的异核相关谱均利用单键偶合，分为两类： HSQC (Heteronuclear Single-Quantum Coherence) Simple HSQC Decoupled HSQC Constant-time HSQC HMQC (Heteronuclear Multiple-Quantum Coherence)

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3 生物大分子波谱学原理 吴季辉 间接维正负频率区别

4 相干阶路线?

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10 HMQC HMQC和HSQC谱图看起来非常类似

11 生物大分子波谱学原理 吴季辉 HMQC和HSQC的进一步讨论

12 生物大分子波谱学原理 吴季辉 HMQC和HSQC的进一步讨论

13 HMQC和HSQC的进一步讨论 2. 13C同核J偶合的影响：
生物大分子波谱学原理 吴季辉 HMQC和HSQC的进一步讨论 2. 13C同核J偶合的影响： 上述讨论仅考虑1H同核J偶合的影响，对于非标记样品或15N标记蛋白质样品是对的，对于13C标记或13C-15N双标记的蛋白质样品，还需考虑13C同核J偶合以及13C-15N间J偶合的影响。 对于蛋白质而言，CO和其他脂肪链上的C的化学位移相差甚远，大约100ppm，在实际的脉冲序列中通常当成不同的核来处理，也就是可以选择适当的脉冲，作用于其中一个核，对另一个的影响比较小；同样可以施加对其中一个核的去偶，而对另一个核的影响也比较小。当然，脉冲的宽度必须仔细选择，以保证对另一核的影响最小。同时还需考虑到可能的相移和频移。 至于13C-15N间J偶合的影响，可以在适当位置加180度13C或13CO脉冲去除。

14 生物大分子波谱学原理 吴季辉 HMQC和HSQC的进一步讨论 上述措施对于13C间的J偶合不起作用，因为不同位置的13C化学位移分布在一个不大的区域，加上存在C核的数目相当多，不可能用选择脉冲实现去偶。13C同核J偶合在固定间隔中的作用不过是使有用信号减弱，在演化期则要产生相应的频率标记，出现J裂分，也就是变换后出现谱线的多重结构，既使谱峰结构复杂化，又使信号减弱。解决的方法只有一个：利用恒时类型的实验设计。

15 生物大分子波谱学原理 吴季辉 HSQC实验设计的变化

16 生物大分子波谱学原理 吴季辉 HSQC实验设计的变化

17 生物大分子波谱学原理 吴季辉 HSQC实验设计的变化

18 HMQC和HSQC的进一步讨论 3. 溶剂峰抑制:
生物大分子波谱学原理 吴季辉 HMQC和HSQC的进一步讨论 3. 溶剂峰抑制: 仅13C标记蛋白质的核磁实验常在重水中进行，残留的水峰信号用预饱和即可抑制；15N标记或13C-15N双标记样品的核磁实验通常在水中进行，因为NH信号的检测非常方便，此时预饱和方法不太好，因为需要较强的照射来抑制水峰，靠近水峰的1H的信号也会被部分抑制，由于饱和转移，NH的信号强度也会减弱。 有效抑制水峰而不至导致饱和转移的方法有spin-lock purge pulse或梯度场脉冲，这二种方法可以方便地用于HSQC

19 生物大分子波谱学原理 吴季辉 HMQC和HSQC的进一步讨论 a spin-lock: 在第一个INEPT部分，NH信号由于J偶合形成x方向的反相分量，而水峰信号保留在y方向，在x方向加一个spin-lock（通常1-2ms），NH信号不受影响，而水峰信号围绕x方向旋转，由于探头的射频场不均匀性，在旋转数十或更多周后，水峰信号水峰y信号逐渐散开而被抑制。当然这种方法的效果同仪器相位的仔细校准很有关系。

20 生物大分子波谱学原理 吴季辉 HMQC和HSQC的进一步讨论 b 梯度场脉冲: 在第一个INEPT部分加1H的90度脉冲但未加S核的90度脉冲时形成纵向有序信号，此时加一个梯度场脉冲，对其无影响，但水峰信号仍然是横向磁化，可以被抑制。利用这种方法时还可在第一个90度脉冲前加水峰的选择90度脉冲，相位相反，这样水峰信号仍然在z方向，梯度场只是抑制没有保留在z方向的残余部分信号，这种方法称为”water flip-back”，其优点是减小水峰信号的”radiation damping”作用，这样进一步减小饱和转移的作用，同时也降低所用梯度场的强度。

21 生物大分子波谱学原理 吴季辉 HMQC和HSQC的进一步讨论

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23 HMQC和HSQC的进一步讨论 复数检波方式如State,State-TPPI方式为alias，周期性地平移
生物大分子波谱学原理 吴季辉 HMQC和HSQC的进一步讨论 复数检波方式如State,State-TPPI方式为alias，周期性地平移 实数检波方式如TPPI方式为fold，相对于谱边界作反射 当第一个t1值设置成半点延迟时，折叠奇数次的信号相位与折叠偶数次的信号（包括未折叠）相反。

24 HMQC和HSQC的进一步讨论 6. 信号处理：
生物大分子波谱学原理 吴季辉 HMQC和HSQC的进一步讨论 6. 信号处理： 由于HMQC及HSQC的主要信号是同相吸收型，因此处理方法类似同核同相谱，恒时型的采样点少时，可利用线性预测等扩增数据点

25 生物大分子波谱学原理 吴季辉 下图是13C-15N双标记的ubiquitin的普通HSQC谱以及CT脉冲序列记录的谱图（T=27ms及54ms），可以看出分辨率明显的改善。

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