JP2006343330A - 自動投影スペクトロスコピ(apsy) - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)一群のN次元実験からN次元NMR実験を選択し、投影の次元(Di)を選択し、j組(j≧2)の投影角度を制約なしに選択するステップと、
(b)選択された投影角度でのj個の投影の離散的な組をN次元NMR実験から記録するステップと、
(c)j個の投影スペクトルの各々についてピークを取り出しピークリストを作成するステップとを含むデータ記録を備えたN次元NMR実験用の投影スペクトロスコピ方法であって、
(d)N次元スペクトル(N≧3)での同一の共鳴から生ずる投影スペクトルに生じるピークをN次元空間における投影の幾何的性質を利用するベクトル代数を用いて自動的に同定し、またN次元空間における投影の幾何的性質を利用するベクトル代数を用いてN次元ピークリストを計算するステップを含むことを特徴とする。それにより、投影角度及び次元の制限がない信頼性のある自動投影スペクトロスコピ方法を実現する。
【選択図】図4
Description
(a)一群のN次元実験からN次元NMR実験を選択し、投影の次元(Di)を選択し、j組(j≧2)の投影角度を制約なしに選択するステップと、
(b)選択された投影角度でのj個の投影の離散的な組をN次元NMR実験から記録するステップと、
(c)j個の投影スペクトルの各々についてピークを取り出しピークリストを作成するステップとを含む。
ビュートリッヒ,カー.(1986年)エヌエムアール オブ プロテインズ アンド ヌクレイック エサッズ(ワイリー,ニューヨーク) バックス,アーおよびグルツィーク,エス(1993年)アカウンツ オブ ケミカル リサーチ,26,131−138 ケイ,エル.イーおよびガードナー,ケイ.エイチ.(1997年)キャレント オピオン イン ストラクチュラル バイオロジ,7,722−731 ビュートリッヒ,カー.(2003年)アンゲバンテ ケミエ インターナショナル エディション,330−3363 エルンスト.エル.エル.ボーデンハウゼン.ゲーおよびボーカウエン,アー.(1987年)プリンシプルス オブ ニュークレア マグネティック リゾンナンス イン ワン アンド ツー ディメンションズ (オックスフォード ユニバーシティ プレス,オックスフォード) シパルスキ,ティー.,イエー.デー.シー.,スクマラン,デー.ケイ.,モズレー,エイチ.エヌ.ビー.およびモンテリオーネ,ジー.ティー.(2002年)ザ プロシーディングス オブ ザ ナショナル アカデミ オブ サイエンス ユーエスエー,99,8009−8014 オレホフ,ブイ.ワイ.,イブラヒモフ.アイ.およびビレター,エム.(2003年)ジャーナル オブ バイオモレキュラ エヌエムアール,27,165−173 ロブニャック,デー.,フリュー,デー.ピー.,サストリー,エム.,サン,ゼット.ワイ.ジェー.,スターン,エー.エス.,ホハ,ヨット.ツー.およびワグナ.ゲー.(2004年)ジャーナル オブ マグネティック リゾナンス,170,15−20 シパルスキ,ティー.,ウィルダー,ジー.,ブッシュウェラー,ジェイ.エイチおよびビュートリッヒ,カー.(1993年)ジャーナル オブ ザ アメリカン ケミカル ソサイエティ,115,9307−9308 フリーマン,アール.およびクープス,イー.(2004年)コンセプツ イン マグネティック リゾナンス,23A,63−75 キム,エス.およびシペルスキ,ティ.(2003年)ジャーナル オブ ザ アメリカン ケミカル ソサイエティ,125,1385−1393 コズミンスキ,ダブリュおよびツーコフ、アイ.(2003年) ジャーナル オブ バイオモレキュラ エヌエムアール,26,157−166 クープス,イー.およびフリーマン,アール.(2003年)ジャーナル オブ ザ アメリカン ケミカル ソサイエティ,125,13958−13959 クープス,イー.およびフリーマン,アール.(2003年)ジャーナル オブ バイオモレキュラ エヌエムアール,27,383−387 クープス,イー.およびフリーマン,アール.(2004年) ジャーナル オブ ザ アメリカン ケミカル ソサイエティ,126,6429−6440 クープス,イー.およびフリーマン,アール.(2004年)コンセプツ イン マグネティック リゾナンス,22A,4−11 ブレースウエル,アール.エウ.(1956年)オーストラリアン ジャーナル オブ ザ フィジックス,9,198 ナガヤマ,ケイ.,バックマン,ペー,ビュートリッヒ,カー.およびエルンスト.エル.エル.(1978年)ジャーナル オブ マグネティック リゾナンス,31,133−148 メルゼレオ,エル.エム.およびオッペンハイム,アー,フォア.(1974年)プロシーディングス アイトリプルイー,62,1319−1338 ラウテルビュ,ペー.ツェ.(1973年)ネイチャ,242,190−191 コーラデ,エル.,ビルテル,エム.、エンゲリ,エム.,ギュンタ,ペー.およびビュートリッヒ,カー.(1998年) ジャーナル オブ マグネッチク リゾンナンス,135,288−297 ヘルマン,エー.,ギュンテルト,ペー.およびビュートリッヒ,カー.(2002年)ジャーナル オブ バイオモレキュラ エヌエムアール,24,171−189 バラン,エム.シー.,ファング,ワイ.ジェー.,モズレー,エイチ.エヌ.ビー.およびモンテリオーネ,ジー.ティー.(2004年)ケミカル レビュー,104,3541−3555 グジェジーク,エス.およびバックス,エー.(1992年)ジャーナル オブ マグネティック リゾナンス,96,432−440 ヤング,デー.ダブリュ.およびケイ,エル.イー.(1999年)ジャーナル オブ ザ アメリカン ケミカル ソサイエティ,121,2571−2575 ネリ,デー.,ビルター,エム.およびビュートリッヒ,カー.(1992年)ヤーナル オブ モレキュラ バイオロジ,223,743−767 エテザニィ−イスファジャニ,ティー.,ヘルマン,テー.,ペティ,ダブリュ.,クレック,エイチ.イー.,レズリー,エス.エー.およびビュートリッヒ,カー.(2004年)ジャーナル オブ バイオモレキュラ エヌエムアール,29,403−406 ネリ,デー.,シパルスキ,ティー.,オッティング,ジー.,セン,エイチ.およびビュートリッヒ,カー.(1989年)バイオケミストリ,28,7510−7516 エテザニィ−イスファジャニ,ティー.,ペティ,ダブリュ.およびビュートリッヒ,カー.(2003年)ジャーナル オブ バイオモレキュラ エヌエムアール,25,167−168 ディマルコ,エー.およびビュートリッヒ,カー.(1976年)ジャーナル オブ マグネティック リゾナンス,24,201−204 バルトルディ,イー.およびエルンスト.エル.エル.(1973年)ジャーナル オブ マグネティック リゾナンス,11,9−19 ギュンタ,ペー.,デッシュ,フォア.,ワイダ,ジー.およびビュートリッヒ,カー.(1992年)ジャーナル オブ バイオモレキュラ エヌエムアール,2,619−629 バーテル.ツエー.,ギュンタ,ペー.およびビュートリッヒ,カー.(1995年)ジャーナル オブ マグネティック リゾナンス,A117,330−333 ブルム,ディ.ピー.およびエルンスト.エル.エル.(1980年)ジャーナル オブ マグネティック リゾナンス,39,163−168 ジーン,エイチ.およびフリーマン,アール.(1991年)ジャーナル オブ マグネティック リゾナンス,93,93−141 ピオット,エム.,レピク,アール.ソーデック,ブイ.(1993年)ジャーナル オブ マグネティック リゾナンス,A102,241−245 マッコイ,エム.エー.およびミュラー,エル.(1992年)ジャーナル オブ マグネティック リゾナンス,99,18−36 シェーカ,エイ.ジェィ.,リー,シィ.,ジェィ.およびパイネス,エー.(1988年)ジャーナル オブ マグネティック リゾナンス,77,274−293 シェーカ,エイ.ジェィ.,ケラー.ジェィ.,フランキエル,ティ.およびフリーマン,.アール.(1983年)ジャーナル オブ マグネティック リゾナンス,52,335−338 モズレー,エイチ.エヌ.ビー.,リアツ,エヌ.,アラミニ,ジェィ.エム.,シペルスキ,ティ.,およびモンテリオーネ,ジー.ティー.(2004年)ジャーナル オブ マグネティック リゾナンス,170,263−277
(d)N次元スペクトル(N≧3)における同一の共鳴から投影スペクトルに生ずるピークを、N次元空間における投影の幾何的性質を利用するベクトル代数を用いて自動的に同定し、また、N次元空間における投影の幾何的性質を利用するベクトル代数を用いてN次元ピークリストを計算するステップを含む方法によって達成される。
(i)(c)で作成されたj個のピークリストから選択されたx個(xは交点の存在を保証する最小の数)のピークリストにおけるピークから生ずる部分空間のN次元スペクトルにおける交点である候補点を計算するステップと、
(ii)j個のピークリスト全部を用いて、交差する部分空間の数Sを各候補点Cについて計算するステップと、
(iii)選択された候補点に寄与するすべてのピークを同定することによってピーク・サブグループ・リストを作成するステップと、
(iv)ステップ(i)から(iii)までをk−1回(k≧1)反復するステップと、
(v)k個のピーク・サブグループ・リストを結合するステップと、
(vi)(v)で得た結合されたリストにおけるピーク・サブグループに基づいて該N次元スペクトルにおけるピーク位置を計算するステップとを含む。
投影スペクトルの記録。ブレースウエル(非特許文献17)による投影断面定理はナガヤマ外(非特許文献18)によりNMRに導入されたが、この定理によれば、N次元時間ドメインデータのm次元断面(m<N)cm(t)は、m次元フーリエ変換Ftとその逆変換Fωにより、周波数ドメインにおけるN次元NMRスペクトルのm次元直交投影Pm(ω)に関連づけられる。Pm(ω)およびcm(t)は、それぞれに対応する座標系に関し同一角度方向に向く(図2)。これを基礎にして、クープスおよびフリーマンは、投影Pm(ω)に対応する時間ドメインデータcm(t)を直線(図2の破線)に沿ってサンプリングすることにより、投影Pm(ω)を記録することを提案した。その後の多次元フーリエ変換に係る正及び負の投影角度から、直角位相検出を得る(非特許文献15)。
下式(5)のl+m個のスカラー積によって与えられる座標1乃至N−1を有する点QKにより記述される。
サンプル調製。非特許文献26及び28に公表されている手順に従って、[U−13C,15N]で標識付けした434−リプレッサ(1−63)を生成した。NMR測定のため、pH6.5の20mMリン酸ナトリウムバッファ中で0.9mMサンプルを調製した。[U−13C,15N]で標識付けしたTM1290を非特許文献29の記載のように生成した。pH6.0の20mMリン酸バッファ中で3.2mM蛋白質濃度のNMRサンプルを調製した。どちらのNMRサンプルも95%/5%のH2O/D2Oと0.1%NaN3を含んでいた。
4D TROSY=HNCOCA(非特許文献25)と同様、13C’の展開時間を加えることにより、4D APSY−HNCOCA実験用のパルスシーケンス(図6)を、3D HN(CO)CA用のパルスシーケンス(非特許文献24)から導いた。750MHzの1H周波数において、3つの間接次元ω1(15N)、ω2(13C’)及びω3(13Cα)を1600Hz,1900Hz及び5700Hzのスペクトル幅でそれぞれ記録し、2つの投影角度α,β(表1)を用いて1つの間接次元に投影した。インタースキャン遅延は1秒で、間接次元におけるデータ点あたり8つのトランジェントを蓄積した。スイープ幅11.0ppmで直接次元において1024個の複素点を記録した。フーリエ変換の前に、FIDに75°シフトしたサインベル(非特許文献30)を乗じ、ゼロフィルして2048個の複素点にした。間接次元では、データに75°シフトしたサインベルを乗じ、ゼロフィルして最も近い次の2の冪個の複素点にした後、フーリエ変換を行った(非特許文献31)。PROSA(非特許文献32)を用いてスペクトルを自動的に整相した。間接次元におけるIFLAT法(非特許文献33)及び間接次元の多項式を用いて、ベースラインを補正した。j=27個の投影を、以下の投影角度及び間接次元の複素点の個数n(α,β,n)=(0°,0°,42),(0°,90°,48),(90°,0°,16),(±30°,0°,40),(±60°,0°,24),(0°,±30°,64),(0°,±60°,48),(90°,±30°,44),(90,±60°,54),(±30°,±60°,56),(±60°,±60°,56),(±45°,±30°,64)により記録した。
APSY−NMRスペクトロスコピを、ここでは4D APSY−HNCOCA及び5D APSY−HACACONH実験によって例示する。4D APSY−HNCOCA実験は、6.9kD蛋白質434−リプレッサ(1−63)で記録された。使用したパルス・シーケンス(図6)及びその他の実験の細部は「材料と方法」に示した。全スペクトロメータ時間4hにおいて、j=27の2D投影を次の投影角度で記録した(表1)。(α,β)=(0,0),(0,90),(90,0),(±30,0),(±60,0),(0,±30),(0,±60),(90,±30),(90,±60),(±30,±60),(±60,±60),(±45,±30)。投影スペクトルは、ANTOS(非特許文献22)によりピーク取り出しを行い、GAPROへの入力を生成した。約15分のGAPRO計算時間の後に得た4Dピークリストは59個のピークを含んでいた。これに対して、分子の化学構造から予期されるピークは全部で60個であった。各投影で平均して18±9のノイズ・アーチファクトが取り出されたが、GAPROアルゴリズムにより生成した最終4Dピークリストは59個のクロスピークを含み、アーチファクトを1つも含まなかった(図8)。N−末端ジペプチドの残基と相関するピークだけが欠落していた。それは、すべての投影で信号強度がノイズ・レベルよりも小さかった。最終APSYピークリストにおける化学シフトの精度は、直接次元で1Hz、3つの間接次元の各々で8Hzと推定された。
Claims (9)
- (a)一群のN次元実験からN次元NMR実験を選択し、投影の次元(Di)を選択し、j組(j≧2)の投影角度を制約なしに選択するステップと、
(b)選択された投影角度でのj個の投影の離散的な組を、前記N次元NMR実験から記録するステップと、
(c)前記j個の投影スペクトルの各々についてピークを取り出してピークリストを作成するステップと
を含むデータ記録を備えたN次元NMR実験用の投影スペクトロスコピの方法であって、
(d)N次元スペクトル(N≧3)での同一の共鳴から投影スペクトルに生ずるピークを、N次元空間における投影の幾何的性質を利用するベクトル代数を用いて自動的に同定し、また、N次元空間における投影の幾何的性質を利用するベクトル代数を用いてN次元ピークリストを計算するステップを含むことを特徴とする方法。 - 前記ステップ(d)が、
(i)(c)で作成されたj個のピークリストから選択されたx個(xは交点の存在を保証する最小の数)のピークリストにおけるピークから生ずる部分空間のN次元スペクトルにおける交点である候補点(C)を計算するステップと、
(ii)前記j個のピークリスト全部を用いて、交差する部分空間の数Sを各候補点Cについて計算するステップと、
(iii)前記選択された候補点(C)に寄与するすべてのピークを同定することによりピーク・サブグループ・リストを作成するステップと、
(iv)ステップ(i)から(iii)までをk−1回(k≧1)反復するステップと、
(v)k個のピーク・サブグループ・リストを結合するステップと、
(vi)(v)で得た結合されたリストにおけるピーク・サブグループ・リストのピーク・サブグループ(1,2,3)に基づいて前記N次元スペクトルにおけるピーク位置を計算するステップと
を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 少なくともSmin個の交差する部分空間に対して寄与する候補点(C)のみを考慮することを特徴とする請求項2に記載の方法。
- ステップ(ii)の後でサブグループ(1,2,3)のランク付けと削除を行うことを特徴とする請求項2又は3に記載の方法。
- ステップ(v)の後でサブグループ(1,2,3)のランク付けと削除を行うことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の方法。
- ステップ(c)を自動ピーク取り出しルーチンにより行うことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法。
- ステップ(vi)における該N次元スペクトルでのピーク位置が、対応するサブグループからのx個の選択されたピークから生ずるw個の部分空間の交差の算術平均であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の方法。
- ステップ(d)をステップ(b)及び又はステップ(c)と同時に行い、前記ステップ(d)がデータ記録に影響を及ぼすと共にN次元ピークリストが決定されたときに測定を停止可能であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の方法。
- ステップ(d)で得たN次元ピークリストを、自動シーケンス固有の共鳴の帰属及び又は自動構造決定に用いることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の方法。
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