注 : [3]Jの[3]は上つき文字 |
注 : [13]Cの[13]は上つき文字 |
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1 NMRの原理 1 |
1.1 はじめに-NMR発展の歴史とノーベル賞- 1 |
1.2 NMRの原理 2 |
1.2.1 核スピンとは 2 |
1.2.2 NMRで観測可能な核種 3 |
1.2.3 NMRの原理の古典的モデルによる説明 -巨視的磁化は小さな自転する棒磁石- 4 |
1.2.4 NMR測定の感度が悪いのはなぜか : スピン数 5 |
1.3 パルスFT-NMR装置 7 |
1.3.1 原理 7 |
1.3.2 ハードウェアの構成 9 |
1.3.3 超伝導磁石 9 |
1.3.4 プローブ 10 |
1.3.5 分光計 11 |
1.4 溶液NMR測定の流れ 11 |
1.4.1 サンプルの調製 11 |
1.4.2 サンプルの装置への導入 12 |
1.4.3 装置のパラメータの設定と調整 12 |
1.4.4 測定スタート 13 |
1.4.5 データの保存と管理 13 |
1.5 FIDの観測およびデータ処理方法 14 |
1.5.1 デジタルサンプリング 14 |
1.5.2 ゼロフィリング処理とウィンドウ数 14 |
1.5.3 位相補正とベースライン補正 16 |
1.5.4 化学シフトの補正 16 |
1.5.5 シグナルの積分による定量 16 |
1.6 NMRで何がわかるか-NMRが与える情報- 16 |
1.6.1 化学シフト 16 |
1.6.2 カップリング定数とスピンカップリング 20 |
1.7 直積演算子 21 |
1.7.1 この項目を読むときの注意 21 |
1.7.2 核スピンの量子力学的モデルと密度行列 21 |
1.7.3 直積演算子 22 |
1.8 磁化移動とコヒーレンス 24 |
1.9 NMRのパルスシーケンスーパルスシーンスの読み方- 25 |
1.10 よく使われる二次元NMRの原理の紹介 27 |
1.10.1 二次元NMRとは 27 |
1.10.2 COSY/TOCSY 29 |
1.10.3 HMQC/HSQC/HMBC 30 |
1.10.4 交差緩和とNOE,NOESY,ROESY 30 |
1.11 おわりに 31 |
参考文献 31 |
2 多次元NMRと測定時間を短縮するアプローチ 33 |
2.1 二次元NMRの原理 33 |
2.1.1 HSQCの原理 34 |
2.1.2 位相回しによるコヒーレンス選択 36 |
2.1.3 パルス・フィールド・グラデイエントによるコヒーレンス選択 37 |
2.1.4 コヒーレンス選択以外のパルス・フィールド・グラディエントの利用 38 |
2.1.5 間接観測軸の位相検出 39 |
2.1.6 sensitivity improvement法 41 |
2.1.7 スペクトル幅(折り返し)の最適化 42 |
2.2 三次元,四次元NMR 43 |
2.2.1 三次元,四次元NMRの概念 44 |
2.2.2 スペクトルの分解能の向上 45 |
2.3 短時間で測定する多次元NMRの原理 45 |
2.3.1 SOPAST-HMQC 46 |
2.3.2 非線形サンプリング法 47 |
2.3.3 projection reconstruction 51 |
2.3.4 迅速な多次元NMRの今後 54 |
2.4 まとめ 54 |
参考文献 54 |
3 タンパク質のNMR 57 |
3.1 NMR向けタンパク質試料の調製 57 |
3.1.1 遺伝子組み換え大腸菌による発現 58 |
3.1.2 無細胞タンパク質発現系 59 |
3.1.3 安定同位体による部位特異的標識 60 |
3.2 主鎖と側鎖の連鎖帰属 61 |
3.2.1 主鎖の帰属 62 |
3.2.2 側鎖の帰属 64 |
3.3 高分子量試料のNMRにおける難しさ 66 |
3.4 立体構造を決めるための情報収集 67 |
3.4.1 NOEから得られる距離情報 67 |
3.4.2 [3]Jカップリング定数から得られる二面角情報 69 |
3.4.3 化学シフト値から得られる二面角情報 70 |
3.4.4 残余双極子相互作用値から得られる方向情報 71 |
3.5 コンピュータによる立体構造計算 73 |
3.5.1 二面角系動力学 75 |
3.5.2 直交座標系動力学 76 |
3.6 より高分子量な試料へのアプローチ 77 |
3.6.1 TROSY 77 |
3.6.2 高磁場化 79 |
3.6.3 極低温検出コイルを用いた高感度プローブ 80 |
3.7 水のシグナルを消すテクニック 81 |
3.8 特殊なパルス 84 |
3.8.1 複合デカップリング 84 |
3.8.2 選択励起 86 |
3.8.3 位相変調 88 |
3.8.4 断熱パルス 89 |
3.9 他分子との相互作用の観察 91 |
3.9.1 分子間NOE 91 |
3.9.2 化学シフト摂動法 93 |
3.9.3 飽和転移法 95 |
3.10 化学交換や動きの観察 96 |
3.11 まとめ 98 |
参考文献 98 |
4 核酸のNMR 99 |
4.1 NMR解析のための核酸試料の調製 99 |
4.1.1 解析用配列のデザイン 99 |
4.1.2 化学合成と酵素合成 100 |
4.1.3 安定同位体標識 102 |
4.1.4 核酸の精製 102 |
4.1.5 溶媒および緩衝液 103 |
4.1.6 残余双極子相互作用測定のためのPf1ファージの調製 104 |
4.1.7 核酸を取り扱う際の注意 104 |
4.2 ヌクレオチドの化学構造と核酸の化学シフト 105 |
4.3 コンホメーション解析 109 |
4.3.1 C2'-endo形とC3'-endo形 110 |
4.3.2 グリコシド結合の周りのコンホメーション : syn形とanti形 111 |
4.4 NMRスペクトルの測定とシグナルの帰属 111 |
4.4.1 イミノプロトンの測定とシグナルの帰属 111 |
4.4.2 非易動性プロトンシグナルの測定 113 |
4.4.3 非易動性プロトンシグナルの連鎖帰属 114 |
4.4.4 多重共鳴スペクトルの測定 116 |
4.4.5 残余双極子相互作用の解析 120 |
4.5 立体構造計算 122 |
4.6 構造解析の例 126 |
4.6.1 RNAへアピンの立体構造解析例 126 |
4.6.2 大きなRNAの構造解析例 128 |
4.6.3 RNA-タンパク質の相互作用解析例 129 |
4.7 まとめ 131 |
参考文献 131 |
5 糖鎖のNMR 133 |
5.1 糖鎖の有機合成反応とNMR 133 |
5.2 糖鎖のNMR解析の難しさ 137 |
5.3 糖鎖のNMRスペクトルの測定と解析 138 |
5.3.1 一次元NMRスペクトル 138 |
5.3.2 同種核二次元NMRスペクトル 140 |
5.3.3 異種核二次元NMRスペクトル 145 |
5.4 選択励起法によるスペクトルの単純化 148 |
5.4.1 一次元選択励起TOCSY 148 |
5.4.2 選択励起TOCSYを応用した二次元NMR 150 |
5.5 グリコシド結合様式の推定 154 |
5.5.1 HMBCによるグリコシド結合周りのロングレンジ相関の測定 154 |
5.5.2 [13]C-NMRスペクトルにおけるグリコシドシフトの観察 155 |
5.5.3 水酸基由来のシグナルを利用した方法 155 |
5.6 まとめ 156 |
参考文献 157 |
6 固体NMR 159 |
6.1 核スピン相互作用 159 |
6.1.1 双極子相互作用 160 |
6.1.2 化学シフト異方性 161 |
6.1.3 核四極子相互作用 162 |
6.2 固体高分解能NMRスペクトル 163 |
6.2.1 MAS法 164 |
6.2.2 MAS角の調整 166 |
6.2.3 高出力デカップリング 166 |
6.2.4 CP法 168 |
6.2.5 CPの調整 169 |
6.2.6 アバンダントスピン系の高分解能スペクトル 171 |
6.2.7 CPMAS法 172 |
6.3 リカップリング技術 173 |
6.4 固体高分解能NMRスペクトルを得るための注意事項 175 |
6.4.1 干渉 175 |
6.4.2 温度補正 175 |
6.5 固体NMRの応用例 175 |
6.5.1 合成高分子への応用 175 |
6.5.2 生体高分子への応用 179 |
6.6 おわりに 182 |
参考文献 182 |
索引 184 |