NUKLEÁRNÍ MAGNETICKÁ REZONANCE
	S	icr97 rad s_1T_1	% v pTTrodě
e	1/2	-182,000	100
*H	1/2	0,277	99,98
2H	1	0,042	0,02
13C	1/2	0,067	1,1
14N	1	0,019	99,6
15N	1/2	-0,027	0,4
17o	5/2	-0,036	0,04
19p	1/2	0,252	100
31p	1/2	0,108	100
129Xe	1/2	-0,075	24,4
Počet stacionárních stavů =25+1
kvadrupolárnf jádra (prfliš rychle se vracf do rovnováhy)
vzácné izotopy (vyžadují obohacení proteinů během exprese)
M = (ßi + Č2 + ßz + ßA + ßs + ßö H----)/^ Magnetizace
Magnetické momenty v magnetickém poli
Vertikálně polarizované magnetické momenty ve vertikálním magnetickém poli
Sklopení vektoru magnetizace
Horizontálně polarizované koherentní
magnetické momenty ve vertikálním magnetickém poli
-CH=0
-C=CH-
-CH2-0-
-CH2-C=0
-CH2-C-
(CH3)4Si H2 H +
I I I I
499.9985      499.9990      499.9995      500.0000 MHz
-CH=0
-C=CH-
-CH2-0-
-CH2-C=0
-CH2-C-
(CH3)4Si H2 H +
I I I I
99.997%      99.998%      99.999% 100.000%
-CH=0
-C=CH-
-CH2-0-
-CH2-C=0
-CH2-C-
(CH3)4Si H2 H+
I I I I
0 ppm 10 ppm 20 ppm 30 ppm
O    0.1    0.2   0.3   0.4   0.5   0.6   0.7   0.8   0.9 1
t/s
1	1                            1                            1 1	
1                            1                            1                            1 1		
-3000     -2000     -1000        0        1000      2000 3000
f/Hz
1 1 J	1 1
1                                  1                                  1 1	
-1500       -1400       -1300       -1200       -1100 -1000
f/Hz
I_I_I_I_I_I
2300        2400        2500        2600        2700 2800
f/Hz
13
CH3-OH
13
13CH3-13CH2-OH 13CH3-13CH2-13CH2-OH CH3-13CH2-13CH2-13CH2-OH
13
CH3-OH
13
13CH3-13CH2-OH 13CH3-13CH2-13CH2-OH CH3-13CH2-13CH2-13CH2-OH
Ovčáci čtveráci
Prší, prší
Kočka leze dírou
Acetaldehyd Hänschen klein
P GET ONE 3N ]H H5XFS, H ELO DV "HflENSÖCN KLEIN"
L£-ftJB 5FILE EKtlCO IR H CT
raiMT
FFEGJU FILTR SCANS ĽĽHľTi' fiCBTH PÜ
FĚPDJ FU1
lehlľ
üefrü
ÜE5ET DÍHLĽ IRFRÜ i IRGET i
mam i
IRfiPU i IKHP] i BiflPĚ i D?fiN£ i TRHUC i TRFRŮ i TREET i TRUTH i TR B PH i TRBP1 i TRAPS i TftíNS CTEHP CSPED SLYNT RE50L NNBHD EF OF PF
Feapo
FĚ3F1 Ti TZ TT3 T4
REFU. TT13F *E K3 VB
L3:H5:£9.34
HHN5 HHN5 NBN
Z04B Z04B 90UB.3B Hl «DB Hl
1
D
Ü.2275 iuc 2.7232 íbc JD
LUD ucŕĹ
]H
5ÚB.LID HHi 1GÜ2BÜ.BÜ Hi 13C
LĽ5.ť5 HHi J2795S.QO Hi 511
50. D ufíľO 5B
D
1H
50B.0B HHi JĚ2410.B0 Hi 5J1
50. D u sto
3B
D
24.1 r
CfiK
11 Hi
■í. 39 Hi B
B.1B Hi
B.OB Hi
S4B Op
Li den o.oo lea
B.OB B.OB 3B.0B LOB.OB
B.OB p [in WZ 4ZĽ3Z Hl ■6Tfi.S3 Hl
□.□DL]
t-r
t-1-1-r
t-1-1-r
10
o
S(1H)/ppm
S(15N)/ppm
J_I_L
* I
♦ •«
9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5
—I-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1—
9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5
C02 - 1H (ppm)
9.0
8.5
0.5-
íl
C02-15N : 113.721 (ppm)
8.0
J_i_i_i_i—
7.5
1111
7.0
6.5
111111111
0.5
1.0-
O
1.0
E 1.5-
CL CL
0
o
1.5
2.0-
2.5-
o
O
2.0
■2.5
3.0-
3.0
t-1-1-1-1-1-1-1-r
t-1-1-r
9.0
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
C03-1H (ppm)
s
s
ref
'rre?
\ r )
(1)
S
ry* ryt
ref
ref
\ S
(2)
Referenční protony
vzdálenost
geminální v methylenu H-C-H 0,17 nm
vicinálnf v aromatickém kruhu H-C=C-H 0,25 nm meta v aromatickém kruhu      H-C=CH-C-H   0,42 nm
-180    -120     -60        0        60      120 180
<f> / stupně
Zbytkové dipólové interakce oc (3cos^ö — 1} orientace
Data		ß-\ist	a-sroubovice
	ô(Ca)	l	t
ste?),	5(Ha)	t	
Hai_i N i HH-1
l_|Ni_|N
Ha i_i i Hz
N
Ha i_i i Hz
N
Hau
N
■2 3 ■4
0,22 nm 0,40 nm
daleko daleko daleko
0,35 nm 0,28 nm
0,42 nm 0,34 nm 0,42 nm
3J(HjslHf)       >8Hz <5Hz
a-helix 3io"helix antiparallel /3-sheet parallel /3-sheet
• •• — • o----•--
OlO-OOOOOIOO-
OO-----OO----i
o   o • - o — ooi-ii-
»000 »•00
i---o - o -
> O O O • • - -IOIIOOO-I • • • O - O I
---000-00000-
• 00 — o o o •--• -
o»»o-o»ooooo<
••IOOOIOOOOO-
»o o
-0-000-
000000- 000 — 0-00000000000-• •-o«— -• — 0-0 — • — •---»o-
000-0— -00-1---OOOOOOO-OOI
000000- oo o••o-o ooo ooo oo oo--0-0-00 OOOOIO-OOO-OOOOOOO-
■00000000000-0-)••—•—
10--HO-OOOI-O-
IOOOOOOOOOOOOO-•OOOOOOOOOOIOO
-OOOOO---0--
----• • O O • • O -
■OOOOO-tOOt-IOOOOOH-Otl
-0000000 — •<
Jg[3 STISU8SU03
ISO g/0 ISO oH ISO oO ISO 00
(^ + ?'?)n;d
-0-00-
»000
»001
o <
■00000000-0
IOOOI
OOOOOOOOOIOO
I o -
■ 000000-
»000-
(OOOOO-
■ o o
-----------------•------•------•-----00000-000000- oooii — 0000000000-m---oooooooooooti — 00001-----
HHHHHH31ÜI33aiÜaAdAWSH10WIÜaSlVldH0aiNiaiAdÜVIHa0 133MMA0nSVI3Nn3ÍDddAdMMH33dl3HVI3AlVW3M133ÍDSAÍDMI0 06 08 OZ 09 39 0^ 0£ 0Z 01
=>■ (00)
=> • •<=
(0000000000000000 00) • • (00000000000) • • • • (00000000000) • • • (000) ' ' (00000000000000 o) ' ' (0000000000000'00000000000000) ' ' (0000) '
.....(00000000000000000)(0000)(000)
• • • • (000000000000 00) • • • • (00000000) '<=> ' ' ' (000000000) • • • • (00)
(c + ?'?)n» (z + ?'?)n»
i + } '?)n» i + ?'?)nn
(NH0H)fe
sen ví
uoipipaid jg[3 uoipipaid aON uoipipaid f g uoi^ipaid SCnVX
ain;oruis QC
Gjnjonjjs ÁjBpuooes
v.
J
J
Príklady využití N M R
Rychlé určení vazebného místa
Pekařova et al., Plant. J. 67 (2011) 827-839.
Určení struktury proteinu, který nekrystalizuje
3 "PLALDLDGDGIETVATKGFAGSLFDHTNNGIRTATGWVSADDGLLVRDLN C
465
GNGIIDNGAELFGDNTKLADGSFAKHGYAALAELDSNGDNIINAADAAFQ 5 TLRVWQDLNQDGISQANELRTLEELGIQSLDLAYKDVNKNLGNGNTLAQQ
565
GSYTKTDGTTAKMGDLLLAADNLHSRF ......
SPM ......... RTX domain_
I        I .........TTT1 FrpC
415    591 850
1829
V
I
NH ._I_
I
+ Ca2*
i     i m m m rrr
I   Lys       Lys |
110
115
E
Q. Cl
120
125
130
1.
• •       *=• o*
Ca2+ (SPM) + Ca2* (Ca-SPM)
10
9 8 1H (ppm)
13| 114
li
V
C N
34
v7
Kubáň et al., mBio 11 (2020) e00226-20
Oprava chybné krystalové struktury
Žfdek et al., Biochemistry 38 (1999) 9850-9861.
Val 82
Phe 90
Val 82
Phe 90
Ala 103
Leu 42
Určení struktury, která se liší v roztoku a krystalu
Demo et al., J. Struct. Biol. 187 (2014) 174-186.
Studium pomalých (/zs-ms) a rychlých (ps-ns) pohybů proteinu
Papoušková et al., ChemBioChem 14 (2013) 1172-1179.
Kadeřávek et al., unpublished
Studium pomalých (/zs-ms) a rychlých (ps-ns) pohybů DNA
Kadeřávek et al., J. Magn. Reson. 266 (2016) 23-40.
Studium částečně neuspořádaného proteinu
Kubáň et al., J. Am. Chem. Soc. 141 (2019) 16817-16828.
The final ensemble of 150 structures
T
Ramachandran plot for each residue
	JSTJ	• Ensemble • Random coil
	■	
		
Each individual structure is meaningless as only local conformation contains information like CS or RDC.
		1.0
		0.8
		0.6
CD		
JZ		
CD		0.4
		0.2
		0.0
		1.0
CD		0.8
	x	
i_	I_	0.6
O	CD	
		0.4
		
O		0.2
CL		
		0.0
		1.0
		0.8
X		0.6
"05		
x		0.4
		0.2
		0.0
		1.0
"O		
CD		0.8
"O	X	0.6
CC	"ČĎ	
.c		0.4
-j—* C)		0.2
_l		
		0.0
Probability of secondary motives of the selected ensemble
PYDQLDEETQPTVKAKKKKAKKAVEEDLDLDEFEEIDEDDLDLDEVEEELDLEADDFDEEDLDEDDDDLEIEEDIIDEDDEDYDDEEEEIK
T
i       i       i       i       i       i       i       i r
90   100  110  120  130   140  150  160 170 Residue number
00000001000000000101010000534801482348022348480101