布魯克公司推出世界首臺用于生物學結(jié)構(gòu)解析的1.1GHz高分辨率超導NMR磁體
加利福尼亞州阿西洛馬-2019年4月8日-在第60屆實驗核磁共振會議上（ENC），Bruker公司宣布在超高場（UHF）高分辨率NMR波譜學中取得突破性進展，該成果將應用于結(jié)構(gòu)生物學和固有無序蛋白（IDPs）的研究。UHF NMR技術與X射線晶體學或低溫EM等其它結(jié)構(gòu)生物學分析方法互為補充，可以提供溶液和生理條件下的蛋白質(zhì)分子動力學、功能性折疊以及與藥物分子的結(jié)合等信息。
布魯克在2018年末成功地推出了世界上第一臺穩(wěn)定且均勻的標準腔 Ascend 1.1GHz NMR磁體。該磁體的開發(fā)旨在滿足科學家們在研究更大分子量的蛋白質(zhì)，功能無序性和大分子復合物過程中日益增加的靈敏度和更高分辨率的科學需求。最近幾個月，Bruker和一些重要的UHF合作者在Bruker瑞士的GHz級磁體工廠通過一系列高分辨率和固態(tài)NMR實驗展示了這一前沿技術的強大功能和優(yōu)勢。
多年來，高分辨率NMR僅限于23.5特斯拉的磁場，相當于1.0GHz的質(zhì)子（1H）共振頻率。這個限值是由金屬低溫超導體（LTS）的物理性質(zhì)決定的，第一臺Avance? 1000 NMR波譜儀是2009年在法國里昂的超高場磁共振中心實現(xiàn)的。
高溫超導磁體（HTS）最早發(fā)現(xiàn)于20世紀80年代，它為在低溫下獲得更高磁場打開了一扇大門，但YBCO HTS磁帶制造和超導磁體技術中的巨大的挑戰(zhàn)使得UHF進一步發(fā)展直到最近都令人望而生畏。Bruker的新型高分辨率1.1GHz磁體的推出很好地證明了新的LTS-HTS混合磁體技術的可行性，在HTS材料制造，測試和磁帶連接以及UHF磁體穩(wěn)定，均勻性，淬火保護和動力控制領域都取得了巨大的進步。
布魯克Biospin集團總裁Falko Busse博士說：“這款破紀錄的25.9特斯拉NMR譜儀很好地展示了我們在LTS-HTS混合超導磁體領域以及UHF NMR探頭和譜儀開發(fā)領域的技術能力”?！癇ruker很自豪能夠再次為生命科學研究界提供一種全新頻率的NMR波譜儀，來推動生物化學，結(jié)構(gòu)生物學和材料學走在研究的前沿。這個1.1GHz的系統(tǒng)也是我們開發(fā)第一個1.2GHz NMR磁體過程中的關鍵一步?！?/span>
來自意大利佛羅倫薩大學磁共振中心和化學系的Lucia Banci和Claudio Luchinat教授是布魯克UHF項目的長期合作伙伴，有望完成世界上第一臺高分辨率1.2GHz波譜儀。在1.1GHz系統(tǒng)上進行實驗后，他們表示：“我們對關于UHF NMR的這一重要成就表示贊賞。我們用一個3毫米TCI超低溫探頭在這種場強下實現(xiàn)了1.1GHz，不能不說這一進步十分驚人，這讓我們能夠在原子分辨率水平上更詳細地研究固有無序蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。在1.1GHz譜儀上采集的實驗數(shù)據(jù)很好地展示了超高場NMR實驗的優(yōu)點，我們期待著不久的將來能夠在1.2GHz譜儀上進行實驗。”
“我們對布魯克的UHF磁體技術印象深刻，這讓我們可以和111 kHz魔角旋轉(zhuǎn)（MAS）固態(tài)NMR探頭一起進行測試。一位來自蘇黎世聯(lián)邦理工學院（ETH Zürich）的1.2GHz潛在用戶Beat Meier教授這樣說道，“明顯提升的靈敏度將是生物和生物醫(yī)學研究中成功的一個關鍵點，例如針對蛋白質(zhì)復合物和阿爾茨海默-β纖維?！眮碜蕴K黎世聯(lián)邦理工學院（ETH）的Matthias Ernst教授繼續(xù)說道：“這種新儀器的靈敏度令人印象深刻，高速MAS下質(zhì)子檢測的新應用將成為可能。此類新型高溫超導磁體的均勻性是無可挑剔的，符合我們對均勻性的嚴格要求，這也是領域里一直備受關注的問題?！?/span>
德國哥廷根馬克斯普朗克生物物理化學研究所主任兼研究員的Christian Griesinger博士觀察到：“結(jié)合靜態(tài)X射線結(jié)構(gòu)，這1.1GHz數(shù)據(jù)首次定量解釋了FRET（福斯特共振能量轉(zhuǎn)移）效率。這一量化結(jié)果為傳感器研究開發(fā)人員進一步優(yōu)化鈣離子傳感器打下了堅實的基礎，鈣離子傳感器是利用空間分辨熒光分析技術測量神經(jīng)元中鈣濃度的關鍵點，因此也是神經(jīng)生物學中必不可少的工具。我們期待著1.2GHz波譜儀的誕生，并把它用于目前的項目中來表征固有無序蛋白質(zhì)的液滴和低聚物，這些蛋白質(zhì)是許多疾病的主要參與者，例如神經(jīng)變性和癌癥。這些重要的無序系統(tǒng)目前無法用結(jié)構(gòu)生物學中的其他方法，如X射線結(jié)晶學或低溫電子顯微鏡，以埃分辨率進行研究?！?/span>
來自田納西州孟菲斯市St. Jude兒童研究醫(yī)院的結(jié)構(gòu)生物學系主任Charalampos Kalodimos博士說，一旦工廠完成所有測試，他們有望獲得世界上第一臺1.1GHz NMR光譜儀。他又補充道：“我們期待著今年晚些時候，我們的機構(gòu)將收到第一臺1.1GHz NMR波譜儀。1.1GHz系統(tǒng)將是我們在動態(tài)分子機器領域進行研究的最重要的工具，例如對分子伴侶和蛋白激酶的研究。我們對布魯克能夠取得這一巨大的技術成就表示由衷的贊美?！?/span>
布魯克公司今天還宣布，它已收到德國柏林Leibniz Forschung分子藥理學研究所教授Hartmut Oschkinat和Adam Lange的1.2GHz NMR系統(tǒng)的額外采購訂單。Bruker公司現(xiàn)在總共已收到九臺1.2GHz NMR波譜儀的采購訂單，到目前為止全部都在歐洲。
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