固体魔角旋转核磁共振中基于自旋回波的同核化学位移相关谱对角线峰完全抑制方法

研究人员针对固体魔角旋转(MAS) NMR同核化学位移相关谱中强对角线峰干扰问题，开发了基于自旋回波的QDDIPS-DARR方法。通过设计全相位循环实现化学位移差的正余弦调制，结合数据处理算法选择性抑制自旋回波重聚信号，成功在Fmoc-亮氨酸和LC3B-PE脂质体样本中获得无对角线峰的二维谱图，为蛋白质结构解析提供了更清晰的碳-碳相关信号。

　　

在结构生物学领域，固体魔角旋转(MAS)核磁共振(NMR)已成为研究不溶性蛋白质的重要工具。其中¹³C–¹³C同核化学位移相关谱能提供关键的碳-碳距离约束信息，但长期以来存在一个棘手问题：强对角线峰（即自相关信号）的强度往往远超交叉峰，严重干扰邻近交叉峰的识别与解析。这种现象在均匀¹³C标记的蛋白质样品中尤为显著，犹如在光谱图上投下一道阴影，阻碍研究者获取清晰的分子结构信息。

针对这一技术瓶颈，中国国家强磁场科学中心等机构的研究团队在《Journal of Magnetic Resonance》发表创新成果。他们巧妙地将自旋回波原理与相位循环设计相结合，开发出名为^QDDIPS-DARR（正交检测自旋回波对角线峰抑制-偶极辅助旋转共振）的新方法。该方法不仅能完全消除对角线峰，还首次在同核相关实验中实现了间接维度的正交检测，为固体NMR技术树立了新标杆。

研究团队采用三个关键技术：1）设计全相位循环方案，选择性检测化学位移差的正余弦调制；2）开发特殊数据处理算法，精准识别并去除自旋回波重聚信号；3）利用偶极辅助旋转共振(DARR)增强自旋扩散效率。实验选用均匀¹³C标记的Fmoc-亮氨酸和人源Atg8同源蛋白LC3B（与磷脂酰乙醇胺PE直接偶联的脂质体样本），在600 MHz NMR谱仪上验证方法有效性。

在"结果与讨论"部分，研究展示了突破性进展：
• 通过¹³C CPMAS NMR谱（交叉极化魔角旋转谱）精确指认Fmoc-亮氨酸中六个¹³C原子的化学位移（C′ 176.0 ppm至C_δ2 23.4 ppm）
• 常规DARR谱显示所有碳原子间的自旋扩散信号，但被强对角线峰干扰（图3b）
• ^QDDIPS-DARR处理后的谱图完全消除对角线峰，同时保留真实的交叉峰（图3c）
• 在LC3B-PE复合体样本中，该方法成功解析膜蛋白-脂质相互作用的关键结构信息

"结论"部分强调，该方法通过创新的相位循环设计和信号处理算法，首次实现固体NMR同核相关谱中：1）对角线峰完全抑制而不损失邻近交叉峰；2）间接维度正交检测提升谱图分辨率；3）自旋回波重聚信号与自旋扩散信号的精准分离。这些突破使科学家能在原子尺度更清晰地观察蛋白质三维结构及分子间相互作用，特别适用于膜蛋白-脂质复合体等难溶性体系的研究。

该工作由Shengyu Zhang和Yuchen Li作为共同第一作者完成，Riqiang Fu和Xinhua Peng等资深学者指导。研究获得美国国家科学基金会（DMR-2128556）和美国国立卫生研究院（R01 GM127730）的资助，所有实验在国家强磁场实验室完成。这项技术革新不仅解决了固体NMR领域长期存在的技术难题，更为结构生物学研究提供了新的利器，未来有望在阿尔茨海默症相关蛋白聚集、膜蛋白药物靶点等研究中发挥重要作用。