一个新的电子顺磁共振(EPR)方法只需要一个很小的液体样品分析金属离子。这是由一个研究小组由副教授Ohmichi二和翼·年代记Okamoto神户大学研究生院科学。研究结果发表在应用物理快报。
金属离子扮演至关重要的角色在我们的身体氧运输和存储、电子传递、氧化和还原。在许多情况下,这些蛋白质活性中心的金属离子为这些活动,所以通过识别这些离子的准确状态,我们可以理解其功能背后的机制。EPR可以用来测量电子离子状态的蛋白质。有效的EPR技术需要一定的样本体积敏感测量。然而,许多金属离子难以分离和完善,所以我们只能获得小样本。
传统的EPR测量检测电磁波吸收金属离子。本研究的显著特点是使用trampoline-shaped设备称为nanomembrane[图1 (a)]。EPR的电子自旋过渡到高能状态通过吸收电磁波,但同时自旋方向逆转,和金属离子的磁性也发生了变化。实验研究小组之前nanomembrane附加小磁铁,所以磁铁之间的引力的变化和金属离子转化为力量nanomembrane,这EPR检测到信号。自从nanomembrane很薄(只有100海里)我们可以敏感测量小伴随EPR吸收力的变化。
标本放置的解决方案解决电池膜的正上方(图1 (b))。细胞体积是50μL,团队增加了约1 - 10μL测量解决方案。为了防止溶液蒸发,细胞覆盖着一个树脂盖子。在这种方法中薄而脆弱nanomembrane是独立于解细胞,便于开关标本(图1 (c))。
为了评估这个设置的绩效,团队实施EPR在高频测量(超过0.1太赫兹)含铁蛋白肌红蛋白及其模型复杂haemin氯(图2)。研究小组成功地检测EPR跨宽波信号频率为50毫米(0.1 - -0.35太赫兹)浓度、2μL haemin氯的解决方案。他们也观察到电子顺磁共振信号特征为8.8毫米,10μL标本的肌红蛋白的解决方案。这种方法的优势是能够测量频率范围宽,使其适用于金属离子与不同的磁性。
图2。EPR的测量结果从冰冻的解决方案这一研究获得的样本。上面两个图是haemin氯,底部的图是肌红蛋白。红线是预计模拟器信号从一个值。溶液浓度和样本数量是50毫米,2μL氯化氯高铁血红素和8.8毫米,10μL肌红蛋白。测量发生在4.2 K。通过检查右上角图中的两条线他们能够确定确切的铁离子的状态。左上角图显示了氯化氯高铁血红素的分子结构。
Ohmichi教授说:“这种新方法可以确定一个详细的水平状态的金属离子在极少量的金属蛋白的解决方案。我们可以用金属离子的方法,以前无法测量。例如,在我们的新陈代谢,金属蛋白称为过氧化物酶起着关键作用,将过氧化氢转化为水,使其无害的,但是这个反应过程机制的细节仍不清楚。本研究的结果可以作为主要分析方法应用于揭示这种现象至关重要。”
