Spärliche Markierung für Protein-NMR

Es ist gängige Praxis, Proteine auf ein hohes Maß an ¹³C-Anreicherung anzureichern, um spektrale Zuordnungen vorzunehmen und schließlich die Struktur zu bestimmen. Ein hohes Maß an gleichmäßiger ¹³C-Anreicherung führt jedoch zu einer skalaren und dipolaren Kopplung zwischen den direkt gebundenen ¹³C-Kernen, die für dipolarbasierte Sequenzen, die in der Festkörper-NMR verwendet werden, große Signale erzeugen, die oft signalträchtige Signale mit geringer Intensität verdecken, die durch die Kopplung mit großer Reichweite erzeugt werden. Bei skalaren Sequenzen, die in der NMR im Lösungszustand verwendet werden, verschlechtert das Vorhandensein von direkt gebundenen ¹³C-Kernen die spektrale Auflösung und stellt einen unerwünschten dipolaren Relaxationsmechanismus für den Alpha-Kohlenstoff dar. 

Die Reduzierung der dipolaren Kopplung von ¹³C-¹³C wird durch spärliche ¹³C-Markierung ermöglicht. Bei der ¹³C-spärlichen Markierung enthält das exprimierte Protein keine benachbarten ¹³C-Kerne. Dies kann zu einem großen Teil durch die selektive Verwendung von ¹³C-markierten Kohlenstoffquellen für die Proteinexpression erreicht werden. Es gibt verschiedene Substrate für die 13C-spärliche Markierung, darunter Glukose, Glycerin und Pyruvat.

➤ ¹³C-Enriched Carbon Sources for Solid State NMR of Proteins

Application Note
➤ [2,3-¹³C]-Labeled Aromatic Residues as a Means to Improving Signal Intensities and Kick-Starting the Assignments

Stable Isotopes for Biomolecular NMR

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Häufig gestellte Fragen

Was ist Sparse Labeling und wie hilft es? Beim Sparse Labeling wird nur ein zufälliger Bruchteil der Kohlenstoffatome im Protein markiert. Dies hilft Festkörperexperimenten, da starke Einbindungskopplungen (d. h. zwei ¹³C-Atome nebeneinander) entfernt werden, die zu großen Peaks führen, die kleinere, weitreichende Kopplungen verdecken ( hilfreicher bei der Beschaffung von Strukturinformationen). 2-¹³C- und 1,3-¹³C₂-Glycerine sind die beliebteste Kohlenstoffquelle; Beliebt sind auch 1-¹³C- und 2-¹³C-Glucose.

Welche Medientypen können bei der Sparse-Markierung verwendet werden? Es können nur E. coli und Hefezellen verwendet werden.

Robson, S.A.; Takeuchi, K.; Boeszoermenyi, A.; et al. 2018. Mixed pyruvate labeling enables backbone resonance assignment of large proteins using a single experiment. Nat Commun, 9(1), 356-366. PMID: 29367739
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