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超高速MAS固体NMRとGIPAW法による¹H精密位置解析

NM140005

 1H核は天然存在比ほぼ100%で感度が非常に高く、また分子表面に存在するため、分子間近接に敏感です。ペプチドやタンパク質の溶液NMR構造解析において、アミドプロトンの化学シフト値は、水素結合間距離と密接に関わることから構造研究に広く利用されてきましたが、固体中では1H-1H核間の強い双極子相互作用によってスペクトルが広幅化するため、これまで構造解析にはほとんど利用されてきませんでした。
1mm超高速MASプローブを用いれば1H固体スペクトルが大幅に尖鋭化するため、1H-1H近接情報が得られる1H DQMAS法によって化学シフトを容易に得ることが出来ます。アラニン3量体の単結晶X線構造と、X線構造から1Hの位置のみを構造最適化させた2種についてGIPAW(Gauge Including Projector Augmented Wave)法による化学シフト計算を行ったところ、後者が1H DQMAS法で得られた実験値と良い相関を示しました。 すなわち1H NMR測定と化学シフト計算によって、X線解析ではアクセスできない正確な1Hの位置を決定出来ることがわかります。さらに結晶形成に重要な分子間水素結合に関わるアミドプロトンの化学シフト(δNH)と水素結合距離(d)はδNH = 19.3d -3 + 5.9の関係で表されることがわかりました。
 このように固体状態での1Hの化学シフトを用いた精密構造解析は生体分子や超分子の新規固体構造解析法として、大変期待されます。

High resolution 1HDQMAS

参考文献

K. Yazawa, F. Suzuki, Y. Nishiyama, T. Ohata, A. Aoki, K. Nishimura, H. Kaji, T. Shimizu, and T. Asakura, Chem. Commun., 48, 11199-11201 (2012)

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