《典型代謝物分子動力學對其結構依賴性的固體NMR研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由張利民擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：典型代謝物分子動力學對其結構依賴性的固體NMR研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張利民
- 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
生物代謝物分子動力學性質和相互作用與其結構的關係等基礎數據比較缺乏。本項目擬利用固體NMR波譜技術，通過弛豫時間和化學位移張量測量等方法研究甲胺類與羥基羧酸和氨基羧酸類等兩類典型代謝物分子動力學性質與其結構的關係，旨在探索系列代謝物的分子動力學性質對其結構依賴性的規律，為認識生物代謝物的性質和功能提供基礎數據。人們在研究生物代謝物的時候，主要關注代謝物各組分的相對含量，針對分子動力學性質與其結構的關係研究很少，而這些基礎數據對於了解代謝物的功能具有很重要的科學意義。為此，我們擬針對上述兩類典型代謝物，研究其分子動力學性質與結構的關係，從而回答固體代謝物分子動力學性質是什麼，分子內或分子間有什麼相互作用，系列代謝物的分子動力學性質與其結構的關係有什麼規律等問題。研究結果將為理解代謝物性質和功能與其結構的關係提供分子依據，為進一步研究生物複雜體系奠定基礎和積累經驗。
結題摘要
生物代謝物分子動力學性質和相互作用與其結構的關係等基礎數據比較缺乏。本項目利用固體NMR波譜技術，通過弛豫時間和化學位移張量測量等方法研究甲胺類與羥基羧酸和氨基羧酸類等兩類典型代謝物分子動力學性質與其結構的關係，探索了系列代謝物的分子動力學性質對其結構依賴性的規律，為認識生物代謝物的性質和功能提供基礎數據，這些基礎數據對於了解代謝物的功能具有很重要的科學意義。我們採用了NMR變溫弛豫時間的測量結合DSC等技術詳細研究了典型氨基羧酸代謝物2-氨基戊酸（2AV）、2-氨基丁酸（2AB）以及3-羥基丁酸等其它幾種羧酸類代謝物以及系列典型甘氨酸N甲基取代物及其氘代樣品等的多晶性與分子動力學性質。研究發現2-氨基戊酸（2AV）在137-403 K的溫度範圍內至少存在三種不同的晶型且發生了兩次多晶相變。各晶型的結構中側鏈基團的化學環境差異較大。弛豫時間及偶極作用隨溫度的變化規律表明，2AV中不僅存在甲基和氨基的旋轉運動，還存在側鏈亞甲基的快速運動。 研究還發現2-氨基丁酸（2AB）發生兩次多晶相變。其側鏈基團尤其是末端甲基的化學環境在237 K附近發生了較為顯著的變化。2AB分子的所有基團在237 K附近的相變發生前較為剛性。對於甘氨酸N-甲基取代體系，發現四種物質中甲基旋轉運動的活化能隨著取代甲基數的增加而增大，證實了空間位阻效應導致甲基旋轉運動的阻礙增大。對於ω-胺基酸體系，發現四種物質中氨基的旋轉運動與晶體結構中氨基形成的氫鍵密切相關，其活化能隨著氫鍵的增強而增大，而主鏈運動的活化能隨著碳鏈的增長而減小，說明碳鏈越長，主鏈運動性越大。 上述成果不僅回答了固體代謝物分子動力學性質是什麼，分子內或分子間有什麼相互作用，系列代謝物的分子動力學性質與其結構的關係有什麼規律等性質與結構依賴性的問題。研究結果還為理解代謝物性質和功能與其結構的關係提供重要的分子依據，為進一步研究生物複雜體系奠定了基礎和積累經驗。
