Serumdaki protein hidrasyonunun nmr t1 ölçümleri ile incelenmesi

Bu çalışmada bir serum örneğinin spin-örgü durulma zamanı(T1) ölçümleri, bu örneğe kademe kademe albümin eklenerek ve inversion-recovery(IR) puls adımı kullanılarak, 60 MHz’ de çalışan bir FT-NMR ile ölçüldü. Her albümin eklemeden sonra saptanan 1/T1 oranları, o andaki Ma/Ms(albümin kütlesi/su kütlesi) oranına karşı grafiklendi. Böyle bir grafik, ucuca ekli dört doğru parçası vermektedir. Bir protein molekülünü saran su bölümlerinin, eklenen albümin vasıtası ile, dıştan içe doğru tükendiği varsayılmıştır. Bulunan doğru parçaları: serbest su, engellenmiş su, dönerek ve dönmeyerek bağlı su tabakalarına atfedildi. Bu doğrulara ait verilerden, bir gram proteine düşen su miktarı: 4,71 g (serbest), 1.5 g (engellenmiş), 0.38g(dönerek bağlı) ve 0.05 g (dönmeden bağlı) olarak bulundu. Bu bölümlere ait durulma oranları ise sırası ile, 0.59s-1 (serbest), 0.95s-1 (engellenmiş),1.83 s-1 (dönerek bağlı) ve 3.82 s-1 (dönmeden bağlı) olarak saptandı.
Sonuçlar serbest ve hidrasyon suyu arasında su moleküllerinin hızlı kimyasal değiş-tokuş mekanizmasına dayanan durulma modeli ile tutarlı bulundu. Bloembergen, Purcell ve Pound tarafından ortaya konan durulma bağıntıları kullanılarak, serbest, engellenmiş, dönerek bağlı ve dönmesiz bağlı tabakaların  ilgi zamanları sırası ile 10-12s, 5*10-10s, 1.2*10-9s ve 10-7s olarak saptandı. Literatürle uyumlu bulunan bu sonuçlar, bir çözeltideki hidrasyon suyunun çeşitli bölümlerine ait durulma zamanı ve su miktarlarının, protein ilavesine karşılık yapılan T1 ölçümleri ile saptanabileceğini önermektedir.

Albümin ,

T1 spin-örgü durulma zamanı ,

İlgi zamanı ,

FT-NMR spectrometer operating at 60 MHz. and using inversion-recovery pulse sequences (IR). After each albumin addition, spin-lattice relaxation rates (1/T1) were measured and plotted against mass albumin/mass water. The plotting gives four successive line segments. The water layers surrounding the protein molecule are assumed to be consistently exhausted from outer shell to inner shell by adding albumin. The obtained line segments were atributed to free, hindered water, rotatioanlly bound and irrotatioanlly bound water layers. Using the line segments, the mass of water per 1 g of protein were obtained 4,71 g(free), 1.5 g(hindered), 0.38g(rotationally bound) and 0.05g (irrotationally bound). The relaxation rates of this layers were determined as follows; 0.59s-1(free), 0.95s-1 (hindered),1.83 s-1 (rotatioally bound) and 3.82 s-1 (irrotatioanlly bound).
These results were consistent with relaxation model based on fast chemical exchange mechanism of water molecules between free and hydration water. Using the relaxation rate and the dipolar relaxation formula found by Bloembergen, Purcell and Pound, correlation times  were determined for free, hindered, rotatioanlly bound and irrotatioanlly bound layers; 10-12s, 5*10- 10s, 1.2*10-9s ve 10-7s, respectively. These results suggest that the relaxation times of water layers surrounding a protein and amount of water in each layer could be determined by T1 measured versus addition protein.

Albumin ,

T1 relaxation times ,

Correlation times ,