以NMR的方法研究蛋白質分子在溶液中的動態行為是近十年來的一個快速發展的領域。利用牽涉到N,C,H等核種的單量子和多量子相干的鬆弛實驗，可以在廣泛的時間尺度下（毫秒到皮秒），在原子水平上獲得諸如全轉動相關時間參數τm、有效相關時間τe以及序參數S2等蛋白質骨架與側鏈的動態資訊，以及瞭解蛋白質和溶劑間交互作用。結合蛋白質的結構資料，這些動態資訊對理解蛋白質的各種生物功能如酵素催化動力學、營養輸送和蛋白質之間的相互作用等提供至關的洞見。不過到目前為止，絕大多數的研究採用N─H體系的單量子相干的鬆弛（橫向鬆弛T2）和縱向鬆弛（T1）。為了更全面和更精確地研究蛋白質動力學，必須採用更廣泛的動態資源。本研究探討利用蛋白質中的Cα-H體系作為探針，來研究蛋白質動力學。利用新設計的異核二維光譜脈衝序列以研究蛋白質中的Cα-H的零量子和雙量子混合相干之鬆弛，可得出混合多量子相干的有效鬆弛速率與脈衝間隔及相關時間的函數關係。單量子鬆弛實驗只與交換狀態間的單個自旋的動態行為有關，而多量子鬆弛分散實驗可反映兩個或以上的自旋的動態行為（如各向同性化學位移漲落）。本文測量了泛素(Ubiquitin)及蛇毒蛋白CTXn在三種不同溫度下1H-13Cα混合零量子和雙量子相干的有效鬆弛速率，探討溫度對蛋白質分子動力學的影響。所得到鬆弛數據精確到殘基層次，即不同殘基的動態差異能在鬆弛數據上體現出來。我們針對典型的結構區（螺旋、折板、迴轉、無規區）的動態行為作了對比分析。比較僅由橫向和縱向鬆弛所得的結論，除在實驗上能提供更多的靈活性外，本方法得到的蛋白質動力學資料更全面和精準。例如，一些殘基的鬆弛速率的精準度更高。特別是，由於採用混合型相干，本方法還能用來研究可能存在的蛋白質折疊態與非折疊態之間的交換速率，並瞭解折疊行為如何受交換影響。

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第一章 緒論……………………………………………………………..1
一、氨基酸簡介…………………………………………………….3
二、 泛素（Ubiquitin）簡介………………………………………….7
三、蛇毒蛋白簡介…………………………………………...…….11
第二章 核磁共振鬆弛理論…..………………..………………...…….13
一、鬆弛理論基礎………………………………………..………14
二、縱向鬆弛與橫向鬆弛…………………………………………21
三、旋轉座標系下的自旋－晶格鬆弛時間T1ρ…………………26
四、NOE………..…………………………………………………27
第三章 蛋白質動力學和交換…………………………………………30
一、與模型無關方法（Model-free method）……………………30
二、化學交換動力學……………..…………………………….…34
第四章 二維異核NMR鬆弛實驗原理………………………………..45
一、INEPT…………………………………………………………45
二、HSQC………………………………………………………….48
三、CPMG與異核實驗的組合…………………………………..49
第五章 實驗部分………………………………………………………50
一、實驗藥品………………………………………………………50
二、樣品的製備……………………………………………………50
三、儀器設備及裝置………………………………………………50
四、實驗條件………….…………………………………………..51
五、13Cα-H的多量子鬆弛分散實驗……………………………...55
第六章 結果與討論……………………………………………………60
一、溫度改變對光譜的影響………………………………………60
二、泛素鬆弛分散實驗測量結果…………………………………64
三、泛素的鬆弛分散曲線…………………………………………78
四、與其他文獻報告結果的比較…………………………….......85
五、?畬冱狾﹞U的泛素鬆弛分散曲線……………………………89
六、泛素鬆弛分散曲線之模擬…………………………………100
七、泛素實驗問題分析………………………………………….102
八、蛇毒蛋白CTXn多量子相干混合實驗結果………………….104
第七章 總結及未來展望……………………………………..………117
第八章 參考文獻……………………………………………………..119
附錄一 發表記錄……………………………………………………122
附錄二 二位點交換鬆弛速率模擬計算FORTRAN程式清單………122
附錄三 CPMG時期不同脈衝間隔，各殘基的 擬和曲線圖……130
附錄四 兩位點模型模擬泛素鬆弛分散曲線之詳細結果…………137

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