NMR 波谱是研究分子结构和动力学的有力工具。然而,该技术的灵敏度差,限制了其解决需要稀释样品的问题的能力。低浓度光
化学诱导动态核极化 (LC-photo-CIDNP) 是一种光学增强的 NMR 技术,能够通过将溶液中分离或蛋白质中芳香族
氨基酸的检测限提高到 1000 倍来应对上述挑战。在这里,我们表明,在感兴趣的磁活性位点(例如,结构诊断的 1Hα–13Cα对
氨基酸)附近不存在 NMR 活性核,预计会显着增加 LC 光 CIDNP 超极化。然后,我们利用自旋稀释的色
氨酸同位素 Trp-α-13 C-β,β,2,4,5,6,7-d7,并利用上述预测在实验上实现了比常规 LC-photo-CIDNP 高出约 4 倍的 NMR 灵敏度。这一进步能够快速(在几秒钟内)检测 20 nM 浓度或目标分子,相当于显著的 3 ng 检测限。最后,上述 Trp 同位素可掺入蛋白质中,并且在复杂的细胞样
培养基(包括大肠杆菌无细胞
提取物)中以