地区：上海市 宝山区
关键词：中国科学院武汉物理与数学研究所
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004516
成果描述：
| 该项目属分析化学中的核磁共振（NMR)波谱分析研究领域。NMR能够提供生物体系中精确的化学组成和含量，以及高分辨的分子构象和功能等丰富信息。在生物分子所处的丰水环境中直接研究相互作用和动态过程，能更加客观地阐述分子生物功能的本质。然而，传统观点认为NMR实验要求氘代溶剂和纯样品，主要原因是：1)超强的水（溶剂）峰不仅会掩盖样品信号，而且会导致辐射阻尼效应，使NMR实验难以进行；2)复杂体系的NMR谱峰重叠严重，分子识别和信息获取极为困难。该成果突破了制约生物NMR波谱分析的瓶颈，发展了描述水NMR特性的理论并建立了两种效率均超过10<'6>的水峰抑制方法，建立了分离分析NMR谱方法。为推动生物波谱分析领域的发展和提升中国在相关领域的国际影响作出了显著贡献。主要科学发现如下：1)建立了描述超强水信号导致的辐射阻尼现象的线形理论（RDL),丰富和完善了NMR理论体系；建立了效率>10<'6>的水峰抑制方法（PSPR, W5)。诺贝尔奖获得者Wüthrich教授引用RDL解释了蛋白质NMR研究中出现的非线性现象(JMR 1998, 130: 262)。W5在NMR顶级刊物JMR1998, 132: 125发表后，被引次数(293)在当年论文中排第三。W5被作为水峰抑制的“标准方法（PNAS2007, 104:15699)”，用于生物NMR研究（如Nature 2011,474:173)或发展新方法（如Chem Rev 2004,104:3675)等，使用者分布在35个国家/地区的326个研究机构。2)突破了NMR不能分离混合物的传统认识，建立了系列分离分析不同大小分子和不同官能团CH<,n> (n=0,l,2,3)的NMR谱的方法（DMSE等)，构建了全部天然氨基酸的化学位移各向异性（CSA)数据库。Anal Chem副主编Larive教授评价DMSE能“更准确地测定”弛豫时间等参数（Anal Chem 2003, 75: 527),采用多量子相干是应对极具挑战的大分子扩散编辑的可选方法（Anal Chem 1999, 71: 389R)。所构建的CSA数据库被用作生物分子结构和动力学研究的基础数据(PNAS 1998, 95: 13407),能提高分析精度（JACS 2003, 125: 15623),使用者分布在23个国家或地区的118个研究机构。3.建立了研究药物与蛋白质弱结合和竞争结合的分析模型，首次定义了表征药物结合强弱的指标log(SF<,50>),在血清中研究并阐明了布洛芬抗脂蛋白氧化的分子机制。所建分析模型和方法被63个实验室用于测定药物-蛋白质复合物的离解常数和结合位点数目（如Eur J Pharm Sci 2009,37:191),或佐证实验结果（如J Mol Struct, 2011,993: 302)。医药学家Dolegowska和Naruszewicz教授认为该成果是“阐述脂蛋白抗氧化机制的重大发现”（J Exp Animal Sci 2007,43:283）。8篇代表性论文被SCI他引576次，其中单篇最高SCI他引267次，并被其它47篇SCI论文作为标准方法使用。W5被主要NMR厂商作为仪器内置标准方法提供给用户（>5000台)，并被收入10部工具书/专著。该成果相关工作被综述期刊Concepts Magn Reson多篇文章作为专节介绍，国际同行用“最先进”、“最好”、“显著进展”等词语高度评价相关工作，2006年获湖北省自然科学一等奖。 |
