电子顺磁共振（EPR）技术在生命科学领域的应用

蛋白质自旋标记中氮氧化物的迁移率分析

EPR波谱法与定点自旋标记（SDSL）相结合，是用来研究膜蛋白结构及其动力学的一种技术方法。EPR波谱分析不仅可提供有关具有不成对电子的自旋标记的局部环境的信息，也可以在蛋白质内部引入两个自旋标记时测量自旋标记之间的距离。

细胞色素C氧化酶顺磁中心的EPR表征

在已知的蛋白质中，大约30%都是金属蛋白。它们参与着各种重要的生物学过程，如电子转移、药物代谢、发病机制等。EPR不仅在研究金属蛋白的电子结构上，还在表征其氧化还原辅因子、结合位点、底物反应上发挥着重要作用，例如，细胞色素C氧化酶是线粒体和许多细菌呼吸链中的末端蛋白。低自旋血红素a接受来自与亚基II结合的铜A中心（CuA）的电子，并将其转移到双核中心。

Cu,Zn-SOD活性位点的检测与研究

许多酶反应都涉及单电子氧化步骤，形成可通过EPR技术检测到的酶的顺磁瞬态。未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。顺磁中心的检测和测定对于理解酶的功能而言非常重要，例如，在天然SOD1酶中，活性位点包含一个Cu(II)离子，这个Cu(II)离子可提供非常典型的EPR谱图。

bis-TEMPO的EPR波谱以及偶极耦合测定

DNP极化剂的浓度正确与否，对于DNP实验能否成功而言至关重要。哪怕您使用的是MAS转子，也可以使用布鲁克专有的SpinCount模块，在DNP实验之前对样品进行预筛选。弛豫时间对DNP效率而言至关重要，因此，在低温下通过测量P1/2以估算新极化剂的DNP效率大有裨益。在DNP测量中，另一个重要的特征是电子-电子偶极耦合，这个特征可轻松地从溶液和冷冻溶液EPR波谱中测得。

处理CuCl2/H2O2后检测到的DNA衍生的自由基

EPR波谱分析与自旋捕获相结合的方法已成功应用于检测和识别高分子量物质，这些高分子量物质是因活性氧（ROS）对生物大分子（如DNA和RNA）造成损伤而产生的。众所周知，在大量细胞损伤和疾病中，这些材料的破坏或改变起着非常关键的作用。

超氧化物和羟基自由基的EPR定量分析

细胞中的氧化应激和损伤与癌症、阿尔茨海默症、动脉粥样硬化、自闭症、感染和帕金森症的形成息息相关。而活性氧（ROS）是细胞发生氧化应激和损伤的主要原因，细胞的氧化应激和损伤又会对蛋白质、脂质和DNA造成损伤。两个有代表性的活性氧是自由基，如超氧自由基（O2•-）和羟基自由基（HO•），如图所示，在黄嘌呤/黄嘌呤氧化酶体系中，可以用EMXnano准确地跟踪它们的生成和分解。

使用自旋探头CMH分析超氧化物的形成过程

血管细胞中超氧化物（O2•-）产生增多被认为会发生在高血压、糖尿病和心力衰竭中。因此，能否准确检测和量化O2•-是能否了解这些心血管疾病和其他非心血管疾病的发病机制的关键。如图所示，使用EMXnano，可以轻松地监测随时间变化而产生的超氧化物。

在100K下检测到一氧化氮与氧合血红蛋白的结合

一氧化氮（NO）是一种高反应性调节分子，具有许多重要的生理作用，例如它充当着中枢神经系统中的神经递质、心血管系统中血管舒缩功能的调节剂和免疫系统的细胞毒性介质。一氧化氮是一种自由基，由于半衰期短（< 30秒），因此很难直接测量。但一氧化氮的这种不稳定性可以通过使用一氧化氮捕获技术来克服，在这种技术中，它会形成更为稳定的复合物，然后通过EPR进行检测。例如，一氧化氮（NO）会被氧合血红蛋白（oxyHb）氧化成硝酸盐，这是一氧化氮生物学中的基本反应，而一氧化氮与血红素的结合可以通过EPR波谱法得到表征。