生命科学中的EPR

氮氧化物在自旋标记蛋白中的迁移率分析
EPR与位点定向自旋标记(SDSL)相结合是一种研究膜蛋白结构和动力学的技术。EPR提供了含有未配对电子的自旋标签的局部环境信息，还可以测量当两个自旋标签引入蛋白质中时自旋标签之间的距离。

细胞色素c氧化酶顺磁中心的EPR表征
大约30%的已知蛋白质是金属蛋白质。它们参与了许多重要的生物学过程，如电子转移、药物代谢、疾病机制等。EPR不仅在研究金属蛋白的电子结构，而且在表征其氧化还原辅助因子、结合位点、底物反应等方面具有重要作用。例如，细胞色素c氧化酶是线粒体和许多细菌呼吸链中的一种末端蛋白质。低自旋血红素，血红素A，从铜A (CuA)中心接受与亚基II结合的电子，并将它们转移到双核中心。

Cu,Zn-SOD活性位点的检测与研究
许多酶反应涉及单电子氧化过程，酶的顺磁瞬态形成可通过EPR检测。非配对电子所在的顺磁中心通常以过渡金属(金属蛋白)为中心，或者是氨基酸衍生的自由基。顺磁中心的检测和鉴定对了解酶的功能具有重要意义。例如，在原生SOD1酶中，活性位点包含一个Cu(II)离子，它具有非常典型的EPR谱。

双tempo的EPR谱和偶极耦合测定
正确的DNP偏振剂浓度是DNP实验成功的关键。样品可以在DNP实验前使用专利SpinCount模块进行预先筛选，甚至在MAS转子中。弛豫时间对DNP效率至关重要，因此在低温下测量P1/2对估计新极化剂的DNP效率是非常宝贵的。在DNP测量中另一个重要的特征是电子-电子偶极耦合，很容易从溶液和冻结溶液EPR光谱中测量。

CuCl2/H2O2处理检测到dna衍生的自由基
EPR光谱与自旋俘获相结合已被成功地用于检测和识别由于活性氧(ROS)诱导的生物大分子(如dna和rna)损伤而产生的高分子量物种。这些物质的破坏或改变在大量细胞损伤和疾病中起着关键作用。

超氧化物和羟基自由基的EPR定量分析
氧化应激和细胞损伤与癌症、阿尔茨海默病、动脉粥样硬化、自闭症、感染和帕金森氏症的发展有关。活性氧(ros)是细胞氧化应激和损伤的主要原因，对蛋白质、脂类和DNA造成损伤。两种主要的ROS是自由基，如超氧自由基(O₂•-)和羟基自由基(HO•)，如图所示，在黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶系统中，EMXnano可以精确地跟踪它们的生成和分解。

用自旋探针CMH研究超氧化物形成的时间过程
在血管细胞中，超氧化物(O₂•-)被认为发生在高血压、糖尿病和心力衰竭。因此，准确的检测和量化O₂•-对于理解这些各种心血管疾病和其他非心血管疾病的发病机制至关重要。如图所示，EMXnano可以很容易地监测超氧化物随时间的生成。

在100 K时检测到一氧化氮与氧合血红蛋白的结合
一氧化氮(NO)是一种高度活性的调节分子，具有许多重要的生理作用，如中枢神经系统的神经递质，心血管系统血管舒缩张力的调节剂，免疫系统的细胞毒性介质。NO是一种自由基，其半衰期短(< 30秒)，这使得直接测量变得困难。NO的不稳定性可以通过使用NO捕获技术来克服，在该技术中形成一个更稳定的络合物，随后由EPR检测到。例如，氧化血红蛋白(oxyHb)将一氧化氮(NO)氧化为硝酸盐是NO生物学中的一个基本反应，而NO与血红素的结合可以通过EPR来表征。